• <p id="ynmo1"></p>

    1. <table id="ynmo1"></table>

      <tr id="ynmo1"><label id="ynmo1"></label></tr>

    2. <p id="ynmo1"><label id="ynmo1"><xmp id="ynmo1"></xmp></label></p>

      <table id="ynmo1"><strike id="ynmo1"></strike></table>
      <p id="ynmo1"></p>

        歡迎訪問贛州稀土礦業有限公司官網!
      搜索:

      稀土在激光晶體中的應用及發展前景

      發布時間:2020-04-24 【字體大?。?a onclick="doZoom(16)" style="cursor:hand">大
      一、激光晶體的重要性及其前景

          六十年代激光器的出現,開創了光學領域的嶄新局面,促進了光電技術的進程和發展。激光技術是光電子技術的核心組成部分,而激光晶體是激光器的工作物質。自1960年第一臺紅寶石激光器問世以后,人們對激光工作物質進行了廣泛深入的研究與探索。固體激光晶體經歷了六十年代的起步,七十年代的探索,八十年代的發展過程,固體激光晶體己從最初幾種基質晶體發展到常見的數十種。作為固體激光器的主體,激光晶體發展成固體激光技術的重要支柱。正是由于激光晶體具有如此的重要性,才使其成為具有廣闊發展前景的固體激光材料。根據國外有關資料,世界激光器具有持續穩定增長的市場前景。多年來各國政府在撥款方面逐漸減少,迫使各企業努力開發民用產品,采用新技術和降低成本的措施,并結合用戶市場的需求開發新產品,尤其自1996豐以來,激光器市場,包括材料加工、醫療、通訊等迅速擴大,銷售持續穩定的增長。據BCC公司的統計表明,按平均年增長12.1%計,僅美國激光材料和元部件市場從1996年的4.763億美元將達到2000年的7.653億美元。

          二十一世紀是信息化的世紀,光電子技術是信息社會發展的強大推動力,因此,光電子產業一直被認為是下世紀的重要支柱產業。特別是許多傳統產業在金融風暴的沖擊下紛紛不支倒地,更使微電子和光電子等高科技產業支撐經濟增長的角色日益突出。在近二十年內,光電子產業將以30-60%的年平均速度發展,而材料的研究和開發是光電子技術發展的先導和基礎,因此具有廣闊的發展前景。作為重要的光電子材料,激光晶體從科學研究到工業生產,從軍用到民用,應用范圍很廣。目前90%左右的激光晶體是摻入稀土作為激活離子的。因此,稀土在激光晶體中已經成為一族很重要的元素。由此可見,激光晶體的巨大發展將推動稀土的廣泛應用。

      二、稀土在激光晶體中的應用

          激光晶體是由晶體基質和激活離子組成。激光晶體的激光性能與晶體基質、激活離子的特性關系極大。目前已知的激光晶體,大致可以分為氟化物晶體、含氧酸鹽晶體和氧化物晶體三大類。激活離子可分為過渡金屬離子、稀土離子及錒系離子。目前已知的約320種激光晶體中,約290種是摻入稀土作為激活離子的??梢娤⊥猎诎l展激光晶體材料中的重要作用。

          在稀土元素中已實現激光輸出的有Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb11個三價離子和Sm、Dy、Tm三個二價離子。稀土的激光性能是由于稀土離子的4f電子在不同能級之間的躍遷而產生的。由于很多稀土離子具有豐富的能級和他們的4f電子的躍遷,使稀土成為激光晶體不可缺少的激活離子,為高新科技提供了很多性能優越的高功率、LD泵浦、可調諧、新波長等摻稀土激光晶體。高功率摻稀土激光晶體主要有摻釹釔鋁石榴石(NdYAG)、摻釹鋁酸釔(NdYAP)、摻鋁釓稼石榴石(NdGGG)和摻釹鋁酸鎂鑭(NdLMA)等。其中,NdYAG最重要,應用最廣,用量最大。國外早已投入生產,在美國NdYAG晶體已經商品化,新產品質量穩定,占領國際大部分市場??烧{諧激光晶體同樣很引人注目。利用Ce離子的寬帶躍遷,從CeYLFCeLaF3等晶體中獲得可調諧的紫外激光。目前最為有效的和可連續調諧的紫外激光晶體是CeLiCAF、CeLiSAF。

          用于LD泵浦激光器的晶體主要有NdYVO4、NdYAG、NdYLF等,其它合適的泵浦的晶體還有YbYAG等。我國的YVO4、NdYVO4晶體均已享譽國際市場,據估計其產品目前占國際市場的l/3。

          在稀土激活離子中常用的是Nd離子,它輸出波長為1.06μm。多年來人們一直在進行新波長激光晶體的探索工作。其中比較成功并獲得實際應用的有摻ErHo的激光晶體。這些晶體輸出的波長對人眼安全,大氣傳輸特性好,對戰場的煙霧穿透能力強,保密性好,適合軍用。而且其波長容易被水吸收,更適合于激光醫療,在表面脫水和生物工程等方面,也將獲得應用。目前我國對HoCrTmYAG、ErYAGHoErTmYLF已有小批量試制能力,但末形成批量產品。

      三、稀土的發展前景

      1、稀土在晶體中的應用前景

          Nd
      YAG晶體具有光學均勻性好,機械強度高,物化性能穩定,導熱系數高,激光性能良好及生長工藝成熟等優點。正是由于NdYAG晶體具有這些優良的性能,并可在室溫下可實現脈沖和連續等多種方式的運轉,所以它在軍事、工業和醫療等方面獲得了廣泛的應用,是目前固體激光材料中用量最大的激光晶體。在軍事方面,NdYAG晶體是應用最廣泛的固體激光器的工作物質,是軍用固體激光技術的支柱。目前90%以上的軍用固體激光器是以NdYAG激光晶體為工作物質的。

          在工業領域,NdYAG晶體由于能獲得高功率激光輸出而廣泛應用于材料加工。全世界用于材料加工的激光器銷售額持續增長,其中高功率激光器的銷售保持強勁勢頭,其主要原因是全世界汽車制造商繼續推出新型號,零部件更多采用激光加工,而且激光加工逐漸從使用C02激光器轉向采用NdYAG激光器。根據Laser Focus  World的統計,1997年全世界用于材料加工的NdYAG激光器,銷售額為1.17億美元,1998年用于材料加工的NdYAG激光器,銷售額2.89億美元,1999年用于材料加工的NdYAG激光器,銷售額預計增長8%,達3.12億美元。

          醫學和醫療領域,也一直是NdYAG激光器的重要應用之一,在所有激光醫療設備中,NdYAG激光醫療設備都得到廣泛的應用。這不僅因其重復頻率和平均功率較高。更主要是其1.06μm波長可用石英光纖導光,因此能夠被柔軟的傳輸線傳輸功率。根據Laser   Focus  World的統計,全世界固體激光器在醫療方面的應用,1997年銷售額為1.59億美元,1998年銷售額為2.7億美元,1999年銷售額預計達3.1億美元。

      2、稀土在泵浦激光晶體中的應用前景

          八十年代半導體激光器(LD)取得了重大進展,成為固體激光器的一種新型泵浦源??捎枚O管泵浦的激光晶體多種多樣,除了傳統的激光基質YAG、YLF外,還有高增益YV04等,激活離子除傳統Nd離于外,還有Yb、Ho、Tm、Er離子等。YbYAG具有許 多特點適合高功率LD泵浦,有可能發展成為重要的大功率LD泵浦用激光材料。YbS-FAP晶體將來有可能用于激光核聚變的激光材料,引起人們的關注。TmYAG、Ho,TmYLF、Ho,:YLF激光晶體的發射波長適合在軍事上應用。

      3、稀土在可調諧激光晶體中的發展前景

          摻稀土的可調諧激光晶體中除上述的晶體以外,還有Cr,Yb,HoYSGG激光晶體等。Cr,Yb,HoYAGG激光晶體的波長在2.84-3.05μm之間連續可調。據統計世界上用的導彈紅外尋彈頭大部分是采用3-5μm的中波紅外探測器,因此研制Cr,Yb,HoYSGG激光晶體,可對于中紅外制導武器對抗提供有效的干擾源,具有深遠的軍事意義。另外,3-5μm的紅外光可以用來遠距離探測化學物質,因此可用于反化學戰和環境保護。

      4、稀土在新波長激光晶體中的應用前景

          鞏固發展已有的產品,如HoCrTmYAG、HoErTmYLF、ErYAG等,進一步提高晶體質量,實現大批量生產。同時要繼續加強開拓應用價值大的激光新波段。

      四、體會和建議

          我國較早地開展了激光晶體的研究與生產,其中華北光電技術研究所是主要單位。華北光電技術研究所長期承擔軍工研究任務,擁有雄厚的科研能力,具有很強的產品開發能力,不僅在科研上取得很多成果,而且在科研成果的轉化上也作出了很大的成績。所獲得的最重要的科研成果NdYAG激光晶體己轉化為產品,1985年通過JYN-1NdYAG激光棒設計定型鑒定,生長的毛坯直徑為30-35mm,1991年通過JYN-3NdYAG激光棒設計定型鑒定,生長的毛坯直徑達到由40-45mm。而目前華北光電子技術研究所生長的NdYAG除毛坯直徑達到55-60mm,長度為210mm,并己初步形成規?;a成為銷售國內外的重要產品。

          在如前所述的激光晶體良好發展前景下,進一步開拓稀土產品的國內外市場,確立我國在國際稀土方面的地位,顯得尤為重要。我國擁有豐富的稀土礦產資源,在國際上享有一定的地位,相當部分的稀土產品出口在國際上具有一定的競爭力。因此在這樣較高的發展起點上,我國稀土廠家必須爭取主動,大力開發稀土氧化物的生產,除了滿足國內市場需求外,還應積極開發國外市場,推動我國稀土事業的發展,只有這樣才能鞏固我國已具有的稀土重要生產基地的地位,才能發展成為重要的稀土產品出口商。