紅寶石雷射晶體是指以剛玉(又稱藍寶石)單晶為基質，摻入Cr3+為激活劑所組成的雷射晶體材料。化學分子式Cr3+ :Al2O3，屬六方晶系，熔點2050℃。
基本介紹
- 中文名：紅寶石雷射晶體
- 外文名：ruby laser crystal
- 學科：材料工程
- 領域：工程技術
簡介,製造方法,紅寶石,紅寶石雷射器,雷射晶體,
簡介
紅寶石雷射晶體是指以剛玉(又稱藍寶石)單晶為基質，摻入Cr3+為激活劑所組成的雷射晶體材料。化學分子式Cr3+ :Al2O3，屬六方晶系，熔點2050℃。
製造方法
人造紅寶石雷射晶體是首次實現雷射輸出的材料。可用焰熔法、提拉法或助熔劑法生產單晶。用提拉法容易獲得大尺寸優質晶體。
紅寶石的雷射波長隨溫度的改變有所不同。在-196℃為693。1nm，室溫是694。3nm。所以這種器件在工作期間，會因晶體本身發熱而發生少量頻率漂移。因紅寶石為三能級系統，故雷射閾值較高，但貯能大，所以在雷射領域內套用還很普遍。尤其適用於大能量高功率雷射器件，作雷射探針分析儀，雷射對半導體的熱處理和長距離測距儀(如地-月測距)等。
紅寶石
紅寶石是指顏色呈紅色的剛玉，它是剛玉的一種，主要成分是氧化鋁(Al2O3)，紅色來自鉻(Cr)，主要為Cr2O3，含量一般0.1~3%，最高者達4%。自然沒有鉻的寶石是藍寶石。天然紅寶石大多來自亞洲(緬甸、泰國、斯里蘭卡、中國雲南、重慶江津石筍山等)，非洲，大洋洲(澳大利亞)，以及美洲(美國的蒙大拿州和南卡羅萊那州)。天然紅寶石非常稀少，因此很珍貴，但是合成紅寶石並非太難，所以工業用紅寶石都是合成的，1991年，中國山東省昌樂縣發現一顆紅、藍寶石連生體，重量67.5克拉，被稱為“鴛鴦寶石”，稱得上是世界罕見的奇蹟。1983年在重慶江津的石筍山溪流中發現數枚紅寶石礦最大的有32.7克拉。
紅寶石雷射器
紅寶石雷射器是一種雷射器，工作物質是紅寶石棒。在雷射器的構想提出不久，紅寶石就被首先用來製成了世界上第一台雷射器。雷射用紅寶石晶體的基質是Al2O3，晶體內摻有約0.05%（重量比）的Gr2O3。其已經成為在醫學、工業以及眾多科研領域不可或缺的基本儀器設備。
雷射晶體
雷射晶體（laser crystal），可將外界提供的能量通過光學諧振腔轉化為在空間和時間上相干的具有高度平行性和單色性雷射的晶體材料。是晶體雷射器的工作物質。
雷射晶體所用的激活離子主要為過渡族金屬離子和三價稀土離子。過渡族金屬離子的光學電子是處於外層的3d電子，在晶體中這種光學電子易受到周圍晶場的直接作用，所以在不同結構類型的晶體中，其光譜特性有很大差異。三價稀土離子的4f電子受到5s和5p外層電子的禁止作用，使晶場對其作用減弱，但晶場的微擾作用使本來禁戒的4f電子躍遷成為可能，產生窄帶的吸收和螢光譜線。所以三價稀土離子在不同晶體中的光譜不像過渡族金屬離子變化那么大。雷射晶體所用的基質晶體主要有氧化物和氟化物。作為基質晶體除要求其物理化學性能穩定，易生長出光學均勻性好的大尺寸晶體，且價格便宜，但要考慮它與激活離子間的適應性，如基質陽離子與激活離子的半徑、電負性和價態應儘可能接近。此外，還要考慮基質晶場對激活離子光譜的影響。對於某些具有特殊功能的基質晶體，摻入激活離子後能直接產生具有某種特性的雷射，如在某些非線性晶體中，激活離子產生雷射後通過基質晶體能直接轉換成諧波輸出。使用較多的是：Nd:YAG，Nd:YVO4。
