Por que a cerâmica é usada como material a laser?
O laser é um tipo de luz emitida por excitação que não existe na natureza. Possui quatro características principais que a luz comum não possui: boa direcionalidade, alto brilho, boa monocromaticidade e boa coerência, o que a torna amplamente utilizada em vários campos técnicos.
Uma importante direção de desenvolvimento da tecnologia de laser são os lasers de estado sólido com alta potência média e alta potência de pico, e o núcleo dos lasers de estado sólido é o material de trabalho do laser de estado sólido. Atualmente, existem três principais materiais de matriz de laser de estado sólido comumente usados: vidro, cristal único e cerâmica, entre os quais "cerâmica" são mais favorecidos por lasers de alta potência. Isso ocorre porque a alta potência produzirá um gradiente térmico, que por sua vez causará distorção do feixe ou birrefringência térmica, afetando assim a qualidade do feixe de laser. Portanto, materiais cerâmicos com baixo coeficiente de expansão térmica e baixo índice de refração são materiais de trabalho a laser ideais.
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Na verdade, no passado, algumas cerâmicas de alto desempenho e mais complexas não podiam ser usadas na tecnologia de laser e, devido à composição diferente dos metais de terras raras nas cerâmicas (especialmente cerâmicas dopadas), a interação e fase com o cadinho Problemas como já que a mudança e a baixa solubilidade afetarão outras aplicações. No entanto, tudo isso está no passado. O avanço da tecnologia de processamento agora fornece uma variedade de métodos viáveis de síntese de cerâmica transparente. A superfície do material cerâmico preparado é monocristalino, policristalino em nível atômico, e os contornos dos grãos são limpos e finos, sem poros e sem impurezas, as cerâmicas são altamente transparentes, muito adequadas para gerar feixes de laser. Ele também pode ser dopado com diferentes elementos de terras raras para fazer várias formas complicadas, o que aumenta muito sua praticabilidade.
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Em geral, as cerâmicas a laser atuais apresentam as seguintes vantagens:
①O tempo de preparação é curto, o dispositivo de sinterização não exige materiais de metais preciosos e a sinterização não precisa ser realizada em uma atmosfera protetora de alta pureza e o custo de preparação é baixo;
②Materiais com tamanho grande e formas complexas podem ser preparados;
③A concentração de partículas dopadas em cerâmica é alta e a distribuição das partículas dopadas é uniforme no geral;
④ A temperatura de sinterização das cerâmicas é muito inferior ao ponto de fusão dos cristais e a composição das cerâmicas preparadas apresenta poucos desvios;
⑤ A cerâmica pode ser transformada em materiais multicamadas para sinterização, sendo possível o desenvolvimento de cerâmicas multifuncionais.
Em contraste, embora a matriz de vidro possa obter amostras em grande escala, sua condutividade térmica é muito baixa para realizar lasers de alta potência; a condutividade térmica dos monocristais é maior do que a do vidro, mas os monocristais têm um ciclo de crescimento longo e são caros. É difícil obter cristais grandes e de alta qualidade.