近日，廣東省科學院半導體研究所光電技術中心在激光晶體材料的制備上取得了重要進展——利用電阻爐，成功生長出了更大尺寸的Ce,Nd:YAG晶體，將晶體直徑從以往的40毫米提升到了60毫米左右，并且晶體在光學性能上表現(xiàn)均勻穩(wěn)定。
YAG晶體，特別是摻釹(Nd:YAG)和摻鈰釹(Ce,Nd:YAG)的這類晶體，可以被看作是許多激光設備的“心臟”。它們能夠產(chǎn)生高質(zhì)量、高功率的激光，廣泛應用于光學通信、醫(yī)療設備、精密測量、機械加工、雷達等國家重點領域，與我們的日常生活和前沿科技也都息息相關。
在過去，高質(zhì)量的YAG晶體大多采用感應爐法生長。這種方法雖然能獲得光學性能優(yōu)異的晶體，但存在幾個顯著短板：需要使用昂貴的銥金坩堝，生長一根晶體耗時超過30天，導致生產(chǎn)成本非常高。
相比之下，電阻爐法生長晶體能將周期縮短至7天左右，且成本更低。然而，由于技術發(fā)展緩慢及外部技術封鎖，該工藝長期存在一個瓶頸——生長的晶體直徑大多停留在40毫米左右。尺寸小意味著每根晶體產(chǎn)出的可用部件少，材料利用率低，這在很大程度上制約了其產(chǎn)業(yè)化應用。
面對這一挑戰(zhàn)，光電技術中心的科研團隊通過潛心鉆研，從原料配比、溫場結(jié)構(gòu)到生長工藝進行了全方位的優(yōu)化與創(chuàng)新，成功將電阻爐生長的Ce,Nd:YAG晶體直徑提升至約60毫米，實現(xiàn)了國內(nèi)該技術路線下晶體尺寸新的突破。
這項技術突破為高性能激光晶體的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化提供了堅實支撐，也為后續(xù)多功能摻雜晶體的研發(fā)奠定了工藝基礎。這一進展不僅打破了長期制約電阻爐法發(fā)展的尺寸瓶頸，更重新定義了晶體生長效率與成本控制的平衡點。
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