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激光晶体

材料领域促进高新产业发展

星之球激光 来源:工业电器网2012-12-31 我要评论(0 )   

十年来,材料服务于国民经济、社会发展、国防建设和人民生活的各个方面,成为经济发展、社会进步和国家安全的物质基础和先导。发展材料技术将促进我国高新技术产业的形...

       十年来,材料服务于国民经济、社会发展、国防建设和人民生活的各个方面,成为经济发展、社会进步和国家安全的物质基础和先导。发展材料技术将促进我国高新技术产业的形成与发展,同时又将带动传统产业的技术提升和产品的更新换代。

  这十年,材料领域总体目标是切实提升我国材料领域自主创新能力,切实推进材料领域低碳化、高值化发展,切实提高产业的核心竞争力,为我国经济社会发展与国防安全提供强有力的材料支撑,为载人航天、探月飞行、深空探测、大型飞机、核电工程、奥运工程、高速轨道交通等国民经济和国防建设重大工程提供一批关键材料、工艺、装备及集成化技术。

  围绕培育高成长、高带动战略性新兴产业生长点,重点支持了半导体照明、新型显示、高性能膜材料、多晶硅材料与单晶硅片等的研发;切实促进具有广阔的市场前景、具备资源消耗低、带动系数大、就业机会多、综合效益好的新材料产业发展,培育和发展了一批新兴产业和新的经济增长点。

  在半导体照明、新型平板显示、人工晶体与全固态激光器技术开发等方面,加强了新材料及应用的工程化技术开发,明显提高了我国新材料产业的技术创新和产品的国际竞争能力,为加快发展和培育战略性新兴产业奠定了良好基础;在智能材料设计与材料制备技术、光电信息和功能材料、高温超导材料与器件和高效能源材料、纳米材料与器件、高性能结构材料等方面,突破了一批关键材料的新制备技术,取得了一批具有自主创新的核心技术成果,增强了材料领域持续创新能力;传统材料的高性能化、系列化及在节约资源、降低能耗、保护环境等方面取得显著进展,促进了传统产业的升级;军工配套材料及工程化应用技术、国产聚丙烯腈碳纤维高性能化及应用方面,为国防军工建设提供必要的材料技术支撑。

  我国材料工业,特别是新材料产业,虽然起步较晚,但发展很快,在我国工业体系中占有较大比重。材料产业为国民经济和国防建设提供了保障和支撑,新材料发展还引领了许多战略高技术的发展。同时还为改善民生、扩大就业(尤其是吸纳农民工就业)做出重大贡献。

 

       激光材料

  激光材料是把各种泵浦(电、光、射线)能量转换成激光的材料。激光器的工作物质。激光材料主要是凝聚态物质,以固体激光物质为主。固体激光材料分为两类。

  一类是以电激励为主的半导体激光材料,一般采用异质结构,由半导体薄膜组成,用外延方法和气相沉积方法制得。根据激光波长的不同,采用不同掺杂半导体材料 。通常在可见光区域 ,以族化合物半导体为主;在近红外区域,以族化合物半导体为主;在中红外区域以Ⅳ-Ⅵ 族化合物半导体为主。

  另一类是通过分立发光中心吸收光泵能量后转换成激光输出的发光材料。这类材料以固体电介质为基质,分为晶体和非晶态玻璃两种。激光晶体中的激活离子处于有序结构的晶格中,玻璃中的激活离子处于无序结构的网络中。常用的这类激光材料以氧化物和氟化物为主,如硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、氟化物玻璃、氧化铝晶体、钇铝石榴石晶体、氟化钇锂等。氧化物材料具有良好的物理性质,如高的硬度、机械强度和良好的化学稳定性;氟化物材料具有低的声子频率、宽的光谱透过范围和高的发光量子效率。

  激光晶体材料为可将外界提供的能量通过光学谐振腔转化为在空间和时间上相干的具有高度平行性和单色性激光的晶体材料。是晶体#p#分页标题#e#激光器的工作物质。激光晶体由发光中心和基质晶体两部分组成。大部分激光晶体的发光中心由激活离子构成,激活离子部分取代基质晶体中的阳离子形成掺杂型激光晶体。激活离子成为基质晶体组分的一部分时,则构成自激活激光晶体。

  激光晶体所用的激活离子主要为过渡族金属离子和三价稀土离子。过渡族金属离子的光学电子是处于外层的3d电子,在晶体中这种光学电子易受到周围晶场的直接作用,所以在不同结构类型的晶体中,其光谱特性有很大差异。三价稀土离子的4f电子受到5s和5p外层电子的屏蔽作用,使晶场对其作用减弱,但晶场的微扰作用使本来禁戒的4f电子跃迁成为可能,产生窄带的吸收和荧光谱线。所以三价稀土离子在不同晶体中的光谱不像过渡族金属离子变化那么大。

       激光晶体所用的基质晶体主要有氧化物和氟化物。作为基质晶体除要求其物理化学性能稳定,易生长出光学均匀性好的大尺寸晶体,且价格便宜,但要考虑它与激活离子间的适应性,如基质阳离子与激活离子的半径、电负性和价态应尽可能接近。此外,还要考虑基质晶场对激活离子光谱的影响。对于某些具有特殊功能的基质晶体,掺入激活离子后能直接产生具有某种特性的激光,如在某些非线性晶体中,激活离子产生激光后通过基质晶体能直接转换成谐波输出。

  激光产业方面,国内企业以生产物质材料和相关器件为主,而国外企业则以生产激光应用产品为主,再者国内的大型激光产业数量较少,而国外的企业则规模趋向于扩大。国内外生产激光晶体材料重点企业及特点简单罗列如下:

  福建福晶科技股份有限公司 Nd:YVO4以及Nd: YVO4+KTP胶合晶体的生产商;

  晶九科技 2012德勤-成都高新高成长20强;

  成都东骏激光有限公司 亚洲最大规模的YAG晶体生产制造供应商;

  青岛海泰光电技术有限公司 世界上少数拥有大规模生产非线性晶体能力的公司之一。

 

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