Quais são as vantagens da cerâmica transparente a laser?
(1) Possui propriedades físicas e químicas, características espectrais e desempenho do laser semelhantes aos de cristais únicos. Estudos existentes demonstraram que cerâmicas policristalinas de alta qualidade óptica são quase iguais a cristais simples da mesma composição em termos de condutividade térmica, coeficiente de expansão, espectro de absorção e emissão e tempo de vida de fluorescência. O desempenho do laser é semelhante ou até melhor do que os monocristais. Em termos de propriedades mecânicas, as cerâmicas policristalinas também apresentam um certo grau de aprimoramento em relação aos monocristais.
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(2) É fácil preparar cerâmicas transparentes a laser de grande porte e a forma é fácil de controlar. A tecnologia de crescimento de cristal é difícil de obter cristais únicos de tamanho grande devido a várias condições e é difícil atender às necessidades de aplicações especiais. O processo de moldagem da cerâmica é simples e a temperatura de sinterização é geralmente muito mais baixa do que a temperatura de fusão do crescimento de um único cristal; alguns materiais teoricamente esperados com melhor desempenho do laser, como: Nd3 + / Yb3 +: RE2O3 (RE = Y, Sc, Lu), etc. Devido à alta temperatura e transição de fase perto do ponto de fusão, é impossível crescer monocristais com alta qualidade óptica e tamanho grande ao mesmo tempo. No entanto, espera-se que a tecnologia de preparação de cerâmica alcance a transparência em uma temperatura muito abaixo do ponto de fusão.
(3) Ciclo de preparação curto e baixo custo de produção. O material cerâmico possui um processo de sinterização simples e um período de preparação de vários dias, o que é adequado para produção em larga escala e de baixo custo. A tecnologia de crescimento de cristal único é forte, o ciclo de crescimento dura dezenas de dias, geralmente requer cadinhos caros de platina ou irídio e o custo de produção é alto.
(4) Dopagem de alta concentração pode ser obtida, com boa uniformidade óptica. Devido à limitação do coeficiente de segregação de íons dopados na matriz (por exemplo, o coeficiente de segregação de íons Nd3 + no cristal YAG é de apenas 0,18), é difícil conseguir dopagem de alta concentração usando tecnologia de crescimento por fusão, e é fácil de formar uma concentração na direção radial. Gradiente e formar um padrão de deformação. Uma vez que os materiais cerâmicos não são limitados pelo efeito de segregação, alta concentração e dopagem uniforme podem ser alcançadas.
(5) Cerâmicas transparentes a laser multifuncionais e multicamadas podem ser preparadas. A tecnologia de preparação de cerâmica pode combinar materiais com diferentes componentes e funções, o que proporciona maior liberdade para o projeto do sistema a laser. Por exemplo, combinar Nd: YAG e Cr4 +: YAG juntos para formar um Q-switch passivo, ou mesmo uma combinação de Q-switching e Raman laser, o que é quase impossível para materiais de cristal único. A saída do laser com Q comutado automático também pode ser gerada na mesma cerâmica transparente do laser para realizar a alta eficiência, alta potência, integração e miniaturização dos lasers Q comutados de estado sólido com bombeamento LD.
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Em comparação com os materiais de vidro a laser (tomando o vidro de neodímio como exemplo), os materiais a laser de cerâmica transparente (tomando a cerâmica transparente Nd: YAG como exemplo) têm alta condutividade térmica, que conduz à dissipação de calor; tem um alto ponto de fusão e pode suportar maior poder de radiação; Boa monocromaticidade; pode alcançar saída de laser contínua.
A ciência e a tecnologia têm avançado. Acredito que, com a expansão e o aprofundamento do escopo de pesquisa da cerâmica a laser, haverá cada vez mais materiais cerâmicos a laser melhores do que os anteriores e, finalmente, os lasers sólidos serão mais amplamente utilizados.