【導(dǎo)讀】人類(lèi)發(fā)現(xiàn)原子能，發(fā)明計(jì)算機(jī)，繼而發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體，到如今，激光的出現(xiàn)又一次引起了整個(gè)行業(yè)的動(dòng)蕩。在生產(chǎn)生活甚至科研領(lǐng)域，都可以看到激光的應(yīng)用，當(dāng)下看，激光儼然已經(jīng)成為了探索未來(lái)科技的利器。本文就著重講解了激光晶體的相關(guān)知識(shí)及應(yīng)用。
晶體材料在激光器中的應(yīng)用是非常廣泛的，在激光器中所用的晶體是激光晶體（lasercrystal），它是一種可將外界提供的能量通過(guò)光學(xué)諧振腔轉(zhuǎn)化為在空間和時(shí)間上相干的具有高度平行性和單色性激光的晶體材料，是晶體激光器的工作物質(zhì)。例如20世紀(jì)60年代問(wèn)世的第一臺(tái)激光器用的就是紅寶石（Cr:Al2O3）晶體。
到了20世紀(jì)70年代摻釹釔鋁石榴石（Nd:YAG）晶體誕生使得固體激光開(kāi)始大力發(fā)展；20世紀(jì)80年代摻鈦藍(lán)寶石(Ti:Al2O3)晶體的出現(xiàn)使超短、超快和超強(qiáng)激光成為可能，并使得飛秒激光科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展并滲透到各種基礎(chǔ)和應(yīng)用學(xué)科領(lǐng)域；20世紀(jì)90年代研制的摻釹礬酸釔(Nd:YVO4)晶體使固體激光器的發(fā)展進(jìn)入新時(shí)期——全固態(tài)激光科學(xué)技術(shù)。下圖就是特殊設(shè)計(jì)的激光器，中間部分是激光晶體。
在當(dāng)前的各種激光器中，全固態(tài)激光器是最有前途的激光器。而激光晶體就是全固態(tài)工作的核心部件。
在微觀結(jié)構(gòu)上看激光晶體由發(fā)光中心和基質(zhì)晶體兩部分組成。大部分激光晶體的發(fā)光中心由激活離子構(gòu)成，激活離子部分取代基質(zhì)晶體中的陽(yáng)離子形成摻雜型激光晶體。激活離子成為基質(zhì)晶體組分的一部分時(shí)，則構(gòu)成自激活激光晶體。
激光晶體所用的激活離子主要為過(guò)渡族金屬離子和三價(jià)稀土離子。過(guò)渡族金屬離子的光學(xué)電子是處于外層的3d電子，在晶體中這種光學(xué)電子易受到周?chē)?chǎng)的直接作用，所以在不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的晶體中，其光譜特性有很大差異。三價(jià)稀土離子的4f電子受到5s和5p外層電子的屏蔽作用，使晶場(chǎng)對(duì)其作用減弱，但晶場(chǎng)的微擾作用使本來(lái)禁戒的4f電子躍遷成為可能，產(chǎn)生窄帶的吸收和熒光譜線(xiàn)。所以三價(jià)稀土離子在不同晶體中的光譜不像過(guò)渡族金屬離子變化那么大。
進(jìn)入新世紀(jì)，激光和激光科學(xué)技術(shù)正以其強(qiáng)大的生命力推動(dòng)著光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，激光材料也在單晶、玻璃、光纖、陶瓷等四方面全方位迅猛展開(kāi)，如微-納米級(jí)晶界、完整性好、制作工藝簡(jiǎn)單的多晶激光陶瓷和結(jié)構(gòu)緊湊、散熱好、成本低的激光光纖，正在向占據(jù)激光晶體首席地位達(dá)40年之久的Nd:YAG發(fā)出強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)，因此，如何提高激光晶體的質(zhì)量，生產(chǎn)效率，如何優(yōu)化晶體的生長(zhǎng)工藝，已經(jīng)成為了全世界研究的熱門(mén)話(huà)題。
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