一、激光晶體的重要性及其遠景

六十年代激光器的呈現(xiàn)，創(chuàng)始了光學范疇的簇新局勢，促進了光電技能的進程和展開。激光技能是光電子技能的中心組成部分，而激光晶體是激光器的作業(yè)物質(zhì)。自1960年第一臺紅寶石激光器面世今后，人們對激光作業(yè)物質(zhì)進行了廣泛深化的研討與探究。

固體激光晶體閱歷了六十年代的起步，七十年代的探究，八十年代的展開過程，固體激光晶體己從開始幾種基質(zhì)晶體展開到常見的數(shù)十種。作為固體激光器的主體，激光晶體展開成固體激光技能的重要支柱。正是因為激光晶體具有如此的重要性，才使其成為具有寬廣展開遠景的固體激光材料。依據(jù)國外有關資料，世界激光器具有持續(xù)安穩(wěn)增加的商場遠景。多年來各國政府在撥款方面逐步削減，迫使各廠商盡力開發(fā)民用產(chǎn)品，選用新技能和降低成本的辦法，并結合用戶商場的需求開發(fā)新產(chǎn)品，特別自1996豐以來，激光器商場，包含材料加工、醫(yī)療、通訊等敏捷擴展，供應持續(xù)安穩(wěn)的增加。據(jù)BCC公司的計算標明，按均勻年增加12.1%計，僅美國激光材料和元部件商場從1996年的4.763億美元將到達2000年的7.653億美元。

二十一世紀是信息化的世紀，光電子技能是信息社會展開的強壯推進力，因而，光電子工業(yè)一向被認為是下世紀的重要支柱工業(yè)。特別是許多傳統(tǒng)工業(yè)在金融風暴的沖擊下紛繁不支倒地，更使微電子和光電子等高科技工業(yè)支撐經(jīng)濟增加的人物日益突出。在近二十年內(nèi)，光電子工業(yè)將以30-60%的年均勻速度展開，而材料的研討和開發(fā)是光電子技能展開的先導和根底，因而具有寬廣的展開遠景。作為重要的光電子材料，激光晶體從科學研討到工業(yè)出產(chǎn)，參軍用到民用，運用規(guī)模很廣?，F(xiàn)在90%左右的激光晶體是摻入稀土作為激活離子的。因而，稀土在激光晶體中現(xiàn)已成為一族很重要的元素。由此可見，激光晶體的巨大展開將推進稀土的廣泛運用。

二、稀土在激光晶體中的運用

激光晶體是由晶體基質(zhì)和激活離子組成。激光晶體的激光功能與晶體基質(zhì)、激活離子的特性聯(lián)系極大?，F(xiàn)在已知的激光晶體，大致能夠分為氟化物晶體、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。現(xiàn)在已知的約320種激光晶體中，約290種是摻入稀土作為激活離子的?？梢娤⊥猎谡归_激光晶體材料中的重要作用。

在稀土元素中已完成激光輸出的有Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb共11個三價離子和Sm、Dy、Tm三個二價離子。稀土的激光功能是因為稀土離子的4f電子在不同能級之間的躍遷而發(fā)生的。因為許多稀土離子具有豐厚的能級和他們的4f電子的躍遷，使稀土成為激光晶體不行短少的激活離子，為高新科技供給了許多功能優(yōu)越的高功率、LD泵浦、可調(diào)諧、新波長等摻稀土激光晶體。高功率摻稀土激光晶體首要有摻釹釔鋁石榴石（Nd：YAG）、摻釹鋁酸釔（Nd：YAP）、摻鋁釓稼石榴石（Nd：GGG）和摻釹鋁酸鎂鑭（Nd：LMA）等。其間，Nd：YAG最重要，運用最廣，用量最大。國外早已投入出產(chǎn)，在美國Nd：YAG晶體現(xiàn)已商品化，新產(chǎn)品質(zhì)量安穩(wěn)，占據(jù)世界大部分市場。可調(diào)諧激光晶體相同很有目共睹。運用Ce離子的寬帶躍遷，從Ce：YLF和Ce：LaF3等晶體中取得可調(diào)諧的紫外激光。現(xiàn)在最為有用的和可接連調(diào)諧的紫外激光晶體是Ce：LiCAF、Ce：LiSAF。 用于LD泵浦激光器的晶體首要有Nd：YVO4、Nd：YAG、Nd：YLF等，其它適宜的泵浦的晶體還有Yb：YAG等。我國的YVO4、Nd：YVO4晶體均已享譽世界商場，據(jù)估計其產(chǎn)品現(xiàn)在占世界商場的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。多年來人們一向在進行新波長激光晶體的探究作業(yè)。其間比較成功并取得實踐運用的有摻Er和Ho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(zhàn)場的煙霧穿透才干強，保密性好，合適軍用。并且其波長簡單被水吸收，更合適于激光醫(yī)療，在表面脫水和生物工程等方面，也將取得運用。現(xiàn)在我國對Ho：Cr：Tm：YAG、Er：YAG和Ho：Er：Tm：YLF已有小批量試制才干，但末構成批量產(chǎn)品。

三、稀土的展開遠景

1、稀土在晶體中的運用遠景

Nd：YAG晶體具有光學均勻性好，機械強度高，物化功能安穩(wěn)，導熱系數(shù)高，激光功能杰出及成長工藝老練等長處。正是因為Nd：YAG晶體具有這些優(yōu)秀的功能，并可在室溫下可完成脈沖和接連等多種方法的作業(yè)，所以它在軍事、工業(yè)和醫(yī)療等方面取得了廣泛的運用，是現(xiàn)在固體激光材料中用量最大的激光晶體。在軍事方面，Nd：YAG晶體是運用最廣泛的固體激光器的作業(yè)物質(zhì)，是軍用固體激光技能的支柱?，F(xiàn)在90%以上的軍用固體激光器是以Nd：YAG激光晶體為作業(yè)物質(zhì)的。 在工業(yè)范疇，Nd：YAG晶體因為能取得高功率激光輸出而廣泛運用于材料加工。全世界用于材料加工的激光器供應額持續(xù)增加，其間高功率激光器的供應堅持微弱氣勢，其首要原因是全世界轎車制造商持續(xù)推出新類型，零部件更多選用激光加工，并且激光加工逐步從運用C02激光器轉向選用Nd：YAG激光器。依據(jù)Laser Focus World的計算，1997年全世界用于材料加工的Nd：YAG激光器，供應額為1.17億美元，1998年用于材料加工的Nd：YAG激光器，供應額2.89億美元，1999年用于材料加工的Nd：YAG激光器，供應額估計增加8%，達3.12億美元。 醫(yī)學和醫(yī)療范疇，也一向是Nd：YAG激光器的重要運用之一，在所有激光醫(yī)療設備中，Nd：YAG激光醫(yī)療設備都得到廣泛的運用。這不只因其重復頻率和均勻功率較高。更首要是其1.06μm波長可用石英光纖導光，因而能夠被柔軟的傳輸線傳輸功率。依據(jù)Laser Focus World的計算，全世界固體激光器在醫(yī)療方面的運用，1997年供應額為1.59億美元，1998年供應額為2.7億美元，1999年供應額估計達3.1億美元。

2、稀土在泵浦激光晶體中的運用遠景

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式泵浦源。可用二極管泵浦的激光晶體多種多樣，除了傳統(tǒng)的激光基質(zhì)YAG、YLF外，還有高增益YV04等，激活離子除傳統(tǒng)Nd離于外，還有Yb、Ho、Tm、Er離子等。Yb：YAG具有許多特色合適高功率LD泵浦，有或許展開成為重要的大功率LD泵浦用激光材料。Yb：S-FAP晶體將來有或許用于激光核聚變的激光材料，引起人們的重視。Tm：YAG、Ho，Tm：YLF、Ho，：YLF激光晶體的發(fā)射波長合適在軍事上運用。

3、稀土在可調(diào)諧激光晶體中的展開遠景

摻稀土的可調(diào)諧激光晶體中除上述的晶體以外，還有Cr，Yb，Ho：YSGG激光晶體等。Cr，Yb，Ho：YAGG激光晶體的波長在2.84-3.05μm之間接連可調(diào)。據(jù)計算世界上用的紅外尋彈頭大部分是選用3-5μm的中波紅外勘探器，因而研發(fā)Cr，Yb，Ho：YSGG激光晶體，可關于中紅外制導武器對立供給有用的攪擾源，具有深遠的軍事含義。別的，3-5μm的紅外光能夠用來遠距離勘探化學物質(zhì)，因而可用于反化學戰(zhàn)和環(huán)境保護。

4、稀土在新波長激光晶體中的運用遠景

穩(wěn)固展開已有的產(chǎn)品，如Ho：Cr：Tm：YAG、Ho：Er：Tm：YLF、Er：YAG等，進一步進步晶體質(zhì)量，完成大批量出產(chǎn)。一起要持續(xù)加強開辟運用價值大的激光新波段。

四、領會和主張

我國較早地展開了激光晶體的研討與出產(chǎn)，其間華北光電技能研討所是首要單位。華北光電技能研討所長時間承當軍工研討使命，具有雄厚的科研才干，具有很強的產(chǎn)品開發(fā)才干，不只在科研上取得許多效果，并且在科研效果的轉化上也作出了很大的成果。所取得的最重要的科研效果Nd：YAG激光晶體己轉化為產(chǎn)品，1985年經(jīng)過JYN-1型Nd：YAG激光棒規(guī)劃定型判定，成長的毛坯直徑為30-35mm，1991年經(jīng)過JYN-3型Nd：YAG激光棒規(guī)劃定型判定，成長的毛坯直徑到達由40-45mm。而現(xiàn)在華北光電子技能研討所成長的Nd：YAG除毛坯直徑到達55-60mm，長度為210mm，并己開始構成規(guī)?；霎a(chǎn)成為供應國內(nèi)外的重要產(chǎn)品。

在如前所述的激光晶體杰出展開遠景下，進一步開辟稀土產(chǎn)品的國內(nèi)外商場，建立我國在世界稀土方面的位置，顯得尤為重要。

我國具有豐厚的稀土礦產(chǎn)資源，在世界上享有必定的位置，適當部分的稀土產(chǎn)品出口在世界上具有必定的競爭力。因而在這樣較高的展開起點上，我國稀土供應商有必要爭奪自動，大力開發(fā)稀土氧化物的出產(chǎn)，除了滿意國內(nèi)商場需求外，還應活躍開發(fā)國外商場，推進我國稀土工作的展開，只要這樣才干穩(wěn)固我國已具有的稀土重要出產(chǎn)基地的位置，才干展開成為重要的稀土產(chǎn)品出口商。

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