Quali sono i vantaggi della ceramica trasparente al laser?
(1) Ha proprietà fisiche e chimiche, caratteristiche spettrali e prestazioni del laser simili ai cristalli singoli. Studi esistenti hanno dimostrato che le ceramiche policristalline di alta qualità ottica sono quasi le stesse dei cristalli singoli della stessa composizione in termini di conduttività termica, coefficiente di espansione, spettri di assorbimento ed emissione e durata della fluorescenza. Le prestazioni del laser sono simili o addirittura migliori dei cristalli singoli. In termini di proprietà meccaniche, le ceramiche policristalline hanno anche un certo grado di miglioramento rispetto ai cristalli singoli.
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(2) È facile preparare ceramiche trasparenti al laser di grandi dimensioni e la forma è facile da controllare. La tecnologia di crescita dei cristalli è difficile da ottenere cristalli singoli di grandi dimensioni a causa di varie condizioni ed è difficile soddisfare le esigenze di applicazioni speciali. Il processo di stampaggio della ceramica è semplice e la temperatura di sinterizzazione è solitamente molto inferiore alla temperatura di fusione della crescita del singolo cristallo; alcuni materiali teoricamente previsti con prestazioni laser migliori, come: Nd3 + / Yb3 +: RE2O3 (RE = Y, Sc, Lu), ecc. A causa della temperatura elevata e della transizione di fase vicino al punto di fusione, è impossibile far crescere cristalli singoli con qualità ottica e grande dimensione allo stesso tempo. Tuttavia, la tecnologia di preparazione della ceramica dovrebbe raggiungere la trasparenza a una temperatura molto inferiore al punto di fusione.
(3) Ciclo di preparazione breve e basso costo di produzione. Il materiale ceramico ha un semplice processo di sinterizzazione e un periodo di preparazione di diversi giorni, adatto per la produzione su larga scala e ha un basso costo. La tecnologia di crescita del cristallo singolo è forte, il ciclo di crescita è di decine di giorni, di solito richiede costosi crogioli di platino o iridio e il costo di produzione è elevato.
(4) È possibile ottenere un drogaggio ad alta concentrazione, con una buona uniformità ottica. A causa della limitazione del coefficiente di segregazione degli ioni drogati nella matrice (ad esempio, il coefficiente di segregazione degli ioni Nd3 + nel cristallo YAG è solo 0,18), è difficile ottenere droghe ad alta concentrazione utilizzando la tecnologia di crescita del fuso ed è facile formare una concentrazione nella direzione radiale. Gradiente e forma uno schema di deformazione. Poiché i materiali ceramici non sono limitati dall'effetto di segregazione, è possibile ottenere un'elevata concentrazione e un drogaggio uniforme.
(5) È possibile preparare ceramiche laser trasparenti multistrato e multifunzionali. La tecnologia di preparazione della ceramica può combinare materiali con diversi componenti e funzioni, il che offre una maggiore libertà per la progettazione del sistema laser. Ad esempio, combinando Nd: YAG e Cr4 +: YAG insieme per formare un Q-switch passivo, o anche una combinazione di Q-switching e laser Raman, che è quasi impossibile per i materiali monocristallini. L'uscita laser auto-Q commutata può anche essere generata sulla stessa ceramica trasparente laser per realizzare l'alta efficienza, l'elevata potenza, l'integrazione e la miniaturizzazione dei laser Q commutati a stato solido con pompa LD.
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Rispetto ai materiali in vetro laser (prendendo come esempio il vetro al neodimio), i materiali laser in ceramica trasparente (prendendo come esempio la ceramica trasparente Nd: YAG) hanno un'elevata conduttività termica, che è favorevole alla dissipazione del calore; ha un alto punto di fusione e può sopportare una maggiore potenza di radiazione; Buona monocromaticità; può ottenere un'uscita laser continua.
La scienza e la tecnologia stanno avanzando. Credo che con l'espansione e l'approfondimento dell'ambito di ricerca della ceramica laser, ci saranno sempre più materiali ceramici laser migliori dei predecessori e infine i laser solidi saranno più ampiamente utilizzati.