第一节 产品定义、性能及应用特点
光学晶体是用作光学介质材料的晶体材料。主要用于制作紫外和红外区域窗口、透镜和棱镜。按晶体结构分为单晶和多晶。由于单晶材料具有高的晶体完整性和光透过率,以及低的插入损耗,因此常用的光学晶体以单晶为主。
光学多晶材料主要是热压光学多晶,即采用热压烧结工艺获得的多晶材料。主要有氧化物热压多晶、氟化物热压多晶、半导体热压多晶。热压光学多晶除具有优良的透光性外,还具有高强度、耐高温、耐腐蚀和耐冲击等优良力学、物理性能,可作各种特殊需要的光学元件和窗口材料。
1、Nd:YAG晶体:
Nd:YAG晶体是目前综合性能最为优异的激光晶体。激光波长1064nm,广泛用于军事、工业和医疗等 行业 。能提供F1-20(D)´10-140(L)mm的激光棒和各种板条元件,Nd浓度为0.6~1.1at.%。
2、Ce:Nd:YAG晶体
对于闪光灯泵浦的激光器而言,泵浦灯的发射光谱实际是一个宽带连续浦,只有少数的光谱峰和Nd离子吸收峰相匹配,所以一般的灯泵浦只利用了很少部分的光谱能量,效率较低。在Nd:YAG晶体的基础上添加Ce离子形成Ce:Nd:YAG是利用Ce离子能对紫外光谱区光子能量产生很好的吸收,并且将能量以无辐射跃迁的方式传递给Nd离子,从而增加了光谱的利用率,因此激光棒效率高、阈值低、重复频率特性好。另外,它将对Nd:YAG而言有害的紫外辐射(长时间的紫外辐射,会在Nd:YAG晶体内形成色心,从而降低晶体的激光性能)进行了有效的利用,因此抗紫外辐射、甚至可不用特殊的滤紫外石英套管。Ce:Nd:YAG因掺Ce以后晶体呈黄色,所以又叫黄棒。能提供F1-20(D)´10-140(L)mm的激光棒和各种板条元件,Nd浓度为0.6~1.1at.%,Ce浓度为0.03~0.4at.%。
3、Yb:YAG晶体
Yb:YAG是三价镱离子(Yb3+)掺入钇铝石榴石(YAG)基质中形成的一种产生1.03um近红外激光的激光晶体,其与Nd:YAG属于同一种基质,但由于掺杂不同而导致生长工艺有所不同。掺镱YAG由于量子效率高(91%),晶体光谱简单,无激发态吸收和上转换,且无荧光浓度猝灭,掺杂浓度高(可达30at.%以上),有较长的荧光寿命(0.91ms),吸收带带宽(18nm)比Nd:YAG的(<4nm)宽得多,能与二极管的泵浦波长有效耦合。在相同的输入功率下,Yb:YAG泵浦生热仅为Nd:YAG的1/4。而且YAG基质的物化特性综合性能最为优良,所以Yb:YAG已成为最引人注目的固体激光介质之一,LD泵浦的高功率Yb:YAG固体激光器成为新的 研究 热点,并将其视为发展高效、高功率固体激光器的一个主要方向。
第二节 行业 发展历程
六十年代激光器的出现,开创了光学领域的崭新局面,促进了光电技术的进程和发展。激光技术是光电子技术的核心组成部分,而激光晶体是激光器的工作物质。自1960年第一台红宝石激光器问世以后,人们对激光工作物质进行了广泛深入的
研究
与探索。固体激光晶体经历了六十年代的起步,七十年代的探索,八十年代的发展过程,固体激光晶体己从最初几种基质晶体发展到常见的数十种。作为固体激光器的主体,激光晶体发展成固体激光技术的重要支柱。正是由于激光晶体具有如此的重要性,才使其成为具有广阔发展前景的固体激光材料。根据国外有关资料,世界激光器具有持续稳定增长的市场前景。多年来各国政府在拨款方面逐渐减少,迫使各企业努力开发民用产品,采用新技术和降低成本的措施,并结合用户市场的需求开发新产品,尤其自1996丰以来,激光器市场,包括材料加工、医疗、通讯等迅速扩大,销售持续稳定的增长。