激光晶體棒的特點及應用

激光晶體棒也叫激光棒、晶體棒。在激光打標機、激光焊接機、激光洗紋身機、激光劃片機等各種類激光設備上都有應用。YAG晶體具有光學均勻性好、機械性能好、物化穩定性高、熱導性好等長處，現在仍是固體激光器的首選資料，因此廣泛用于工業、醫療、科研、通訊和軍事等范疇。如激光兵器、激光測距、激光目標指示、激光勘探、激光打標、激光加工（包含切開、打孔、焊接以及內雕等）、激光醫療、激光美容等等。 

激光晶體是指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激光的晶體材料。是晶體激光器的工作物質。激光晶體由發光中心和基質晶體兩部分組成。大部分激光晶體的發光中心由激活離子構成，激活離子部分取代基質晶體中的陽離子形成摻雜型激光晶體。激活離子成為基質晶體組分的一部分時，則構成自激活激光晶體。

激光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于外層的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外層電子的屏蔽作用，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，產生窄帶的吸收和熒光譜線。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。

激光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、電負性和價態應盡可能接近。此外，還要考慮基質晶場對激活離子光譜的影響。對于某些具有特殊功能的基質晶體，摻入激活離子后能直接產生具有某種特性的激光，如在某些非線性晶體中，激活離子產生激光后通過基質晶體能直接轉換成諧波輸出。

激光晶體棒的組成和應用

能夠輻射出激光的晶體就是激光晶體。激光是指利用工作物質中多數粒子處于激發態，用外界光感應，使所有處于激發態的粒子同時完成受激輻射，發出一束強大的光束。 能夠輻射出激光的晶體棒叫做激光晶體棒。 

激光具有良好的方向性，單色性和相干性，由于這些特性，使它在社會各個方面都得到廣泛應用。 

晶體激光由兩部分組成，一部分是作為“發光中心”的激活離子，另一部分是作為激活離子“載體”的基質晶體。基質晶體中最重要的是氧化物晶體，這些晶體具有熔點高，硬度大，導熱性能好等獨特優點。在它們中間，紅寶石和釔鋁石榴石（YAG）應用最廣泛，還有一種叫“色心”的基質晶體，由于它們的晶格缺陷能吸收某一光譜范圍的可見光而呈現某種顏色，從而實現可調諧的激光振蕩。 

除了傳統的晶體激光器外，晶體激光器還向超大型和超小型兩個極端方向發展。超大型晶體激光器主要用于激光核聚變、激光同位素分離、激光加工等領域，超小型的晶體激光器主要是指半導體激光器，由于它的泵浦效率高，晶體的熱負荷小，激光輸出穩定，壽命長，激光器體積小等優點，因此在實際運用上有著巨大的發展前途。