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高新科技的开发
1.8.3 激光材料

激光材料

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激光素面不干胶

激光材料(laser material)把各种泵浦(电、光、射线)能量转换成激光的材料。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。

激光材料在中国国内生产总值次于美、日、德、法,接近意大利,许多工业品的产量已经超过美国和日本。中国,正在发展成为全球的制造业中心,根据这些国家的工业发展水平和激光材料加工的应用状况,中国的工业激光市场应该在全球占据着重要地位,但统计资料表明,中国的激光加工市场,不到全球激光产业市场的1%,存在着巨大的差距。

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红宝石激光器

在世界上第一台红宝石激光器出现的第二年,中国就研究出了自己的红宝石激光器,此后短短几年内,激光技术迅速发展,产生了一批先进成果,各种类型的固体、气体、半导体和化学激光器相继研制成功。在基础研究和关键技术方面、一系列新概念、新方法和新技术(如腔的Q突变及转镜调Q、行波放大、铼系离子的利用、自由电子振荡辐射等)纷纷提出并获得实施,其中不少具有独创性。同时,作为具有高亮度、高方向性、高质量等优异特性的新光源,激光很快被应用于各技术领域,并显示出强大的生命力和竞争力。体现激光材料加工的发展水平有三个方面的因素:第一是激光器技术,即应用于激光材料加工的激光器件技术;第二是激光设备加工的机械、控制系统等,即激光加工设备;第三是激光加工工艺水平。

目前,激光材料加工已经在中国成为一个新兴产业,也是一个前景广阔的行业,已经为中国的工业发展做出巨大的贡献。