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Was sind die Vorteile von lasertransparenter Keramik?


(1) Es hat ähnliche physikalische und chemische Eigenschaften, spektrale Eigenschaften und Laserleistung wie Einkristalle. Bestehende Studien haben gezeigt, dass polykristalline Keramiken von hoher optischer Qualität in Bezug auf Wärmeleitfähigkeit, Expansionskoeffizient, Absorptions- und Emissionsspektren und Fluoreszenzlebensdauer fast dieselben sind wie Einkristalle derselben Zusammensetzung. Die Laserleistung ist ähnlich oder sogar besser als bei Einkristallen. Polykristalline Keramiken weisen hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften auch eine gewisse Verbesserung gegenüber Einkristallen auf.




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(2) Es ist leicht, großformatige lasertransparente Keramiken herzustellen, und die Form ist leicht zu kontrollieren. Die Kristallwachstumstechnologie ist aufgrund verschiedener Bedingungen schwierig, große Einkristalle zu erhalten, und es ist schwierig, die Anforderungen spezieller Anwendungen zu erfüllen. Das Keramikformverfahren ist einfach und die Sintertemperatur ist gewöhnlich viel niedriger als die Schmelztemperatur des Einkristallwachstums; Einige theoretisch erwartete Materialien mit besserer Laserleistung, wie z. B.: Nd3 + / Yb3 +: RE2O3 (RE = Y, Sc, Lu) usw. Aufgrund der hohen Temperatur und des Phasenübergangs nahe dem Schmelzpunkt ist es unmöglich, Einkristalle mit hohem Wert zu züchten optische Qualität und Größe zugleich. Es wird jedoch erwartet, dass die Herstellungstechnologie von Keramik Transparenz bei einer Temperatur weit unter dem Schmelzpunkt erreicht.

(3) Kurzer Vorbereitungszyklus und niedrige Produktionskosten. Das Keramikmaterial hat einen einfachen Sinterprozess und eine Vorbereitungszeit von mehreren Tagen, was für die Produktion in großem Maßstab geeignet und kostengünstig ist. Die Einkristallwachstumstechnologie ist stark, der Wachstumszyklus beträgt mehrere zehn Tage, erfordert normalerweise teure Platin- oder Iridiumtiegel und die Produktionskosten sind hoch.




(4) Eine Dotierung mit hoher Konzentration kann mit guter optischer Gleichmäßigkeit erreicht werden. Aufgrund der Begrenzung des Segregationskoeffizienten von dotierten Ionen in der Matrix (zum Beispiel beträgt der Segregationskoeffizient von Nd3 + -Ionen in YAG-Kristallen nur 0,18) ist es schwierig, eine Dotierung mit hoher Konzentration unter Verwendung der Schmelzwachstumstechnologie zu erreichen, und es ist leicht zu erreichen bilden eine Konzentration in radialer Richtung. Gradient und bilden ein Dehnungsmuster. Da keramische Materialien nicht durch den Entmischungseffekt begrenzt sind, kann eine hohe Konzentration und gleichmäßige Dotierung erreicht werden.

(5) Mehrschichtige und multifunktionale lasertransparente Keramiken können hergestellt werden. Die Keramikpräparationstechnologie kann Materialien mit verschiedenen Komponenten und Funktionen kombinieren, was eine größere Freiheit für das Design von Lasersystemen bietet. Zum Beispiel die Kombination von Nd: YAG und Cr4 +: YAG zu einem passiven Güteschalter oder sogar einer Kombination aus Güteschalter und Raman-Laser, was für Einkristallmaterialien nahezu unmöglich ist. Die selbstgütegeschaltete Laserleistung kann auch auf derselben lasertransparenten Keramik erzeugt werden, um den hohen Wirkungsgrad, die hohe Leistung, die Integration und die Miniaturisierung von LD-gepumpten gütegeschalteten Festkörperlasern zu realisieren.




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Im Vergleich zu Laserglasmaterialien (am Beispiel von Neodymglas) weisen transparente keramische Lasermaterialien (am Beispiel von transparenter Nd: YAG-Keramik) eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, die der Wärmeableitung förderlich ist. es hat einen hohen Schmelzpunkt und kann einer höheren Strahlungsleistung standhalten; Gute Monochromatizität; kann eine kontinuierliche Laserleistung erzielen.

Wissenschaft und Technologie haben Fortschritte gemacht. Ich glaube, dass es mit der Erweiterung und Vertiefung des Forschungsbereichs der Laserkeramik immer mehr Laserkeramikmaterialien geben wird, die besser sind als die Vorgänger, und schließlich werden Festlaser in größerem Umfang eingesetzt.