近日，廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體研究所光電技術(shù)中心在激光晶體材料的制備上取得了重要進(jìn)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(xué)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(shè)備的“心臟”。它們能夠產(chǎn)生高質(zhì)量、高功率的激光，廣泛應(yīng)用于光學(xué)通信、醫(yī)療設(shè)備、精密測(cè)量、機(jī)械加工、雷達(dá)等國家重點(diǎn)領(lǐng)域，與我們的日常生活和前沿科技也都息息相關(guān)。
在過去，高質(zhì)量的YAG晶體大多采用感應(yīng)爐法生長。這種方法雖然能獲得光學(xué)性能優(yōu)異的晶體，但存在幾個(gè)顯著短板：需要使用昂貴的銥金坩堝，生長一根晶體耗時(shí)超過30天，導(dǎo)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(shù)發(fā)展緩慢及外部技術(shù)封鎖，該工藝長期存在一個(gè)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(yīng)用。
面對(duì)這一挑戰(zhàn)，光電技術(shù)中心的科研團(tuán)隊(duì)通過潛心鉆研，從原料配比、溫場(chǎng)結(jié)構(gòu)到生長工藝進(jìn)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(shí)現(xiàn)了國內(nèi)該技術(shù)路線下晶體尺寸新的突破。
這項(xiàng)技術(shù)突破為高性能激光晶體的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化提供了堅(jiān)實(shí)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(chǔ)。這一進(jìn)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(diǎn)。
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