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激光晶体的主要组成及发展方向

  激光晶体以及其元器件是光电子产业的主要基础材料,是固体激光器产生激光的核心元器件。鉴于激光晶体具备光学均匀性好、机械性能好、物化稳定性能高、热导性好等优势,目前仍是固体激光器的热门材料,所以普遍应用于工业、医疗、科研、通讯和军事等行业。如激光测距、激光目标指示、激光探测、激光打标、激光切割加工(包括切割、打孔、焊接以及其内雕等)、激光医疗、激光美容等。

  可以辐射出激光的晶体就是激光晶体,激光就是指运用工作物质中大部分粒子处在激发态,用外界光感应,使所有处在激发态的粒子同时完成受激辐射,产生一束强有力的光束。激光具备非常好的方向性,单色性和相干性,鉴于这些特性,使它在社会各个方面都得到广泛应用。

  激光晶体由两部分组成,一部分是作为“发光中心”的激活离子,另一部分是作为激活离子“载体”的基质晶体。基质晶体中更重要的是氧化物晶体,这些晶体具备熔点高,硬度大,导热性能好等独特优势。在它们中间,红宝石和钇铝石榴石(YAG)应用广泛,还有一种叫“色心”的基质晶体,鉴于它们的晶格缺陷能吸附某一光谱范围的可见光而呈现出某种颜色,进而实现可调谐的激光振荡。

  除传统的晶体激光器外,激光晶体还向超大型和超小型两个方向发展。超大型晶体激光器主要运用于激光核聚变、激光同位素分离、激光切割加工等行业,超小型的晶体激光器主要是指半导体激光器,鉴于它的泵浦效率高,晶体的热负荷小,激光输出稳定,寿命长,激光器体积小等优势,所以在具体运用上具有巨大的发展前途。

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