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YAG晶体特性及需求

导读: 激光晶体的主要应用领域是固体激光器,作为产生受激辐射跃迁的工作物质,激光晶体中的掺杂离子能级结构决定了激光器的波长,基质的晶格结构及其宏观物理、化学性能决定了激光器的输出性能。

  激光晶体的主要应用领域是固体激光器,作为产生受激辐射跃迁的工作物质,激光晶体中的掺杂离子能级结构决定了激光器的波长,基质的晶格结构及其宏观物理、化学性能决定了激光器的输出性能。可以说,激光晶体在很大程度上影响着固体激光器的发展。

  激光晶体是重要的光电信息功能材料之一,是光电子技术特别是激光技术的重要物质基础,其发展程度与激光技术的发展密切相关。激光晶体技术的发展和应用是衡量一个国家高科技发展水平的重要标志之一。随着光电子技术的发展和应用的日益广泛,对激光晶体材料也提出更高、更新的要求。晶体材料可以用来进行激光频率转换,扩展激光的波长;用来调制激光的强度、相位;实现激光信号的全息存储、消除波前畴变的自泵浦相位共轭等等。所以,非线性光学晶体是高新技术和现代军事技术中不可缺少的关键材料,各发达国家都将其放在优先发展的位置,并作为一项重要战略措施列入各自的高技术发展计划中,给予高度重视和支持

  YAG,是钇铝石榴石的简称,化学式为Y3Al5O12,是由Y2O3和Al2O3反应生成的一种复合氧化物,属立方晶系,具有石榴石结构。石榴石的晶胞可看作是十二面体、八面体和四面体的链接网。

  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。

  Nd:YAG晶体(激光晶体)

  化学分子式:Y3-3XNd3xAl5O12 (x为Nd的掺杂浓度)

  中文化学名:掺钕钇铝石榴石

  主要性能指标:

  晶向               <111>±5°、<100>±5°

  晶体结构            立方晶系

  激光发射波长        1064nm

  Nd离子浓度          0.1~2.0at%

  折射率              1.8169(λ=1064 nm)

  熔点                1970℃

  密度                4.55 g/cm3

  莫氏硬度            8-8.5

  热导率(20℃)      0.129Wcm-1K-1

  热膨胀系数:        8.2X10-6K-1<100>

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