Con il rapido sviluppo della solida tecnologia laser ad alta potenza, i requisiti prestazionali dei materiali dielettrici laser aumentano di giorno in giorno. Essendo un tipo di materiale con proprietà fisiche e chimiche uniche, la ceramica trasparente ha mostrato un grande potenziale di applicazione nel campo del laser grazie ai suoi vantaggi di bassa energia fononica, basso coefficiente di dilatazione termica, elevata conduttività termica e bassa soglia di danneggiamento. Soprattutto nel perseguimento di alta potenza, alta efficienza e uscita a impulsi ultracorti dei laser a stato solido, i materiali ceramici trasparenti sono diventati il fulcro della ricerca.
Proprietà eccellenti della ceramica trasparente
Bassa energia fononica: questa funzione aiuta a ridurre le perdite di transizione non radiative durante la trasmissione laser e a migliorare l'efficienza del laser.
Basso coefficiente di espansione termica: aiuta a mantenere la stabilità dimensionale del mezzo laser in condizioni di funzionamento ad alta potenza, riducendo la distorsione ottica causata dallo stress termico.
Elevata conduttività termica: può dissipare efficacemente il calore generato durante il funzionamento del laser, evitando il calo delle prestazioni e danni ai componenti causati dall'accumulo di calore.
Soglia di danno bassa (qui dovrebbe essere scritta erroneamente come "soglia di danno alta", corretta come "soglia di danno alta"): Essere in grado di resistere ad un'elevata intensità luminosa senza essere distrutto è la chiave per la preparazione dei laser ad alta potenza.
Tecnologia di preparazione della ceramica trasparente
La sfida del punto di fusione elevato e l'uso del punto di cambiamento di fase: il punto di fusione di questo materiale arriva fino a 2400°C, che è difficile da preparare mediante il processo di crescita del cristallo singolo. Tuttavia, il suo punto di transizione di fase è inferiore al punto di fusione, il che rende possibile ottenere la preparazione di materiali ceramici trasparenti a una temperatura inferiore di 1500°C-1700°C attraverso il processo di preparazione della ceramica.
Preparazione di mezzi di guadagno di grande volume: il processo di preparazione della ceramica non solo riduce la difficoltà di preparazione, ma facilita anche l'ottenimento di mezzi di guadagno di grandi volumi e di alta qualità, il che è fondamentale per la costruzione di sistemi laser ad alta potenza.
Prospettiva applicativa del laser ad alta potenza
Elevata potenza d'uscita: l'elevata conduttività termica della ceramica trasparente e le caratteristiche di facile preparazione in grandi volumi forniscono una base materiale per ottenere un'emissione laser ad alta potenza.
Alta efficienza e impulso ultracorto: le sue eccellenti proprietà fisiche lo rendono un materiale ideale per la preparazione di laser ad alta efficienza e a impulsi ultracorti, che si prevede promuoverà l'ampia applicazione della tecnologia laser nella ricerca scientifica, nell'industria , campi medici e altri.
In sintesi, le ceramiche trasparenti hanno mostrato ampie prospettive di applicazione nel campo del laser ad alta potenza grazie alle loro proprietà fisiche e chimiche uniche e al processo di preparazione relativamente semplice. Con il continuo progresso della scienza dei materiali e della tecnologia laser, i materiali ceramici trasparenti svolgeranno un ruolo sempre più importante nel miglioramento delle prestazioni del laser e nell’espansione dei campi di applicazione del laser. In futuro, ottimizzando ulteriormente il processo di preparazione, esplorando nuovi sistemi di materiali e studiando in modo approfondito le proprietà fisiche del laser, si prevede di promuovere la tecnologia laser ad alta potenza a un nuovo livello e di portare più progresso scientifico e tecnologico e innovazioni applicazioni per la società umana.
