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激光器的组成部分可以由许多不同的材料制成。亚博网站下载许多高功率和固态激光器使用陶瓷材料来产生激光束，并被视为玻璃和单晶体的替代材料，这是另外两种常用来产生亚博网站下载激光束的材料。在这里，我们将讨论不同的陶瓷激光材料，以及它们是如何随着激光变得更强亚博网站下载大而进步的。
自1964年首次出现以来亚博网站下载，用于激光的陶瓷材料已经取得了长足的进步。这一发展源于新型陶瓷材料的发明，以及粉体合成和陶瓷烧结方法的进步，这些都引入了更多高质量的陶瓷，用于先进的光学应用，如激光亚博网站下载。
在过去的几十年里，陶瓷作为激光材料的持续使用得到了发展，因为固体激光器(陶瓷被亚博网站下载用于其中)比气体激光器和自由电子激光器有许多优势，包括更小的足迹，增强的移动性和更好的整体性能。
为什么用陶瓷作为激光材料亚博网站下载
陶瓷材料被用于高亚博网站下载功率激光器，因为高功率会产生热梯度，而热梯度又会导致光束畸变或热双折射，从而影响激光束的质量。这意味着热膨胀系数低、亚博网站下载折射率对温度依赖性小、对温度光程长度依赖性小的材料是非常理想的。在激光器中使用的陶瓷通常在这些领域中的一个或多个具有理想的性能，因此才有它们的用途。
使用一些更复杂的陶瓷激光应用高端属性是不可能在过去,和许多应用程序由于不同成分的问题,阻碍了坩埚交互,相变,溶解度差中使用的稀土金属陶瓷(特别是掺杂陶瓷)。然而，陶瓷已经成为可行的材料，因为陶瓷工艺的进步提供了亚博网站下载各种透明多晶陶瓷的低温合成路线。
这些加工技术的进步意味着多晶陶瓷材料可以用作激光材料。亚博网站下载用这种方法生产的亚博网站下载陶瓷材料具有单晶的外观，但在原子水平上是多晶的，仍然具有晶界。然而，晶界往往是清洁，无气孔，无杂质，使陶瓷高度透明，适合产生激光束。这些方法的进步也使透明的多晶陶瓷被掺杂稀土元素，并制成复杂的形状(所有的都在规模上)，使各种各样的强、韧和有效的激光材料得以生产。亚博网站下载多年来，这有助于扩大它们的使用。
不同陶瓷材料优于单晶和玻璃的一些关键特性包括较低的光学散射(由于陶瓷中均匀有序的土金属)，高得多的强度和韧性(由于高断亚博网站下载裂韧性)，和一个类似的或更好的激光损伤阈值(这取决于陶瓷类)。
陶瓷激光材料类型亚博网站下载
许多不同的材料可以用来制造激光亚博网站下载器，而且可用材料的数量正在增加。第一个用于激光的陶瓷是Dy２＋: CaF21964年，以及从那时起，掺杂和未掺杂的陶瓷材料都进行了测试。亚博网站下载多年试验亚博网站下载的材料包括金属氧化物陶瓷、钇铝石榴石(YAG)、非氧化物陶瓷、复合陶瓷、倍半氧化物陶瓷、非立方掺杂氟磷灰石陶瓷。所有这些材料都有掺杂和未掺亚博网站下载杂的版本(使用不同的掺杂剂)，它们彼此表现出不同的性能，同一材料的掺杂版本和未掺杂版本之间也存在明显的差异。
三倍半氧化物材料在所有不亚博网站下载同的激光材料中具有最好的热导率，但由于它是一种较新的陶瓷激光材料，它的用途还没有得到广泛的应用。目前，YAG激光材料(大约从1995年就出现了)亚博网站下载已经经历了最广泛的研究和使用。它们已被用于微芯片激光器和超短脉冲激光器，以及一些最高的激光器(以输出功率KW计算)。YAG激光材料也被用亚博网站下载于激光器，打破了1千瓦和100千瓦输出功率的记录，它们的使用至今仍在增长。陶瓷激光材料一直在进步，它们亚博网站下载的使用在未来可能会继续增长，就像过去60年一样。
参考资料及进一步阅读
陶瓷激光材料- Ikesue 亚博网站下载A. and Aung Y. L，自然光子学，2008DOI:10.1038 / nphoton.2008.243
《陶瓷激光材料的过去与现在》，亚博网站下载光学材料亚博网站下载，2013, DOI: 10.1016 / j.optmat.2012.04.021
“陶瓷激光材料”- Sangh亚博网站下载era J.等亚博网站下载材料(巴塞尔)，2012DOI:10.3390 / ma5020258
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