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多种多样用途的晶体

(2017-04-19 05:08:47)
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杂谈

         自人类有文明以来,就开始和晶体打交道。人们吃的盐,就是晶体。人们佩戴的珠宝首饰,翡翠,钻石,和田玉,红宝石等,也是晶体。

         现在晶体应用十分广泛,几乎偏及各个领域。有用于加工的超硬晶体,如金刚石,与金刚石硬度相当的立方氮化硼,稍次的刚玉三氧化二铝,碳化硼等;

         用于超声产生和接收的压电晶体,它是非中心对称晶体,在机械力作用下产生形变,使带电质点发生相对位移,从而晶体表面出现正负束缚电荷,这样晶体称为压电晶体。如水晶(石英)SiO2,闪锌矿ZnS,红锌矿(主要为ZnO),电气石(碧玺),钛酸钡,酒石酸钾钠(罗息盐)等;

         有用于红外光接受和探测的热释电晶体,如碧玺是硼硅酸盐结晶体,在受热或摩擦时会带上电荷,故称它为电气石,其他还有碲镉汞晶体,硫酸钾晶体,钽酸锂晶体,铌酸锶钡晶体等;

          还有电子学中起着重要作用的半导体晶体,如元素半导体晶体硅,锗,硒,二元化合物半导体晶体GaAs,GaN,ZnSe,HgS,SiC等,三元化合物半导体AlGaAs及GaAsP等。

          还有用途广泛的光功能晶体,如光学晶体,激光晶体,非线性光学晶体,光折变晶体,闪烁晶体以及近来探索的光子晶体等。

          光学晶体是用作光学元件的晶体,如卤化物晶体氟化锂,氟化钙,氟化镁,氟化钡,它们在紫外和红外都有好的透过特性,故可用作紫外准分子激光器和某些红外激光器的输出窗口,透镜,棱镜,旋光片,波片等;氧化物如蓝宝石Al2O3,钒酸钇YVO4,水晶等也可作为上述激光器的工作窗口,光学隔离器,环形器,分光器和光学偏振器的原件;半导体单晶硅,锗,硒,砷化镓及硒化锌,硫化锌在远红外有好地透过性能,可用作二氧化碳激光器的输出窗口,透镜,棱镜等。而紫外和红外反射镜可采用镀金,镀银,镀铜,镀铝镜,镀金镜最好。

          激光晶体是指可用做激光工作物质的晶体,如掺钕钇铝石榴石晶体Nd:YAG,掺钕钒酸钇晶体Nd:YVO4,掺钕氟化锂钇晶体Nd:YLF,钛宝石晶体,红宝石晶体等。Nd:YLF辐射波长1,053微米,有超大荧光线宽,低热透镜效应,自然偏振,低阈值,是连续激光和锁模激光的理想激光晶体。掺钛蓝宝石激光器,简称钛宝石激光器,用氩离子激光泵浦,波长调谐范围660纳米到1,1微米。

          非线性光学晶体,是指在强激光或外场作用下,能产生非线性光学效应的晶体,包括电光晶体及倍频,差频,光参量放大等晶体。电光晶体有磷酸二氢钾KDP,磷酸二氘钾DKDP,铌酸锂,钽酸锂等,频率变换晶体有磷酸二氢钾,磷酸二氢铵ADP,磷酸氧钛钾KTP,偏硼酸钡BBO,三硼酸锂LBO等

          光折变晶体,这是一种最奇妙的晶体,具有在弱光下就可表现出明显的效应。可以滤去静止不变的图像,跟踪刚发生的图像,甚至还可以模拟人脑的思维能力,这种晶体有掺铈钛酸钡,硅酸铋,铌酸钾,铌酸锂等。

          闪烁晶体,这是一种在高能粒子和高能射线作用下,能够发出可见光的晶体,如掺铊碘化钠,掺铊碘化铯,氟化铅,钨酸铅等。

          1987年后,光子晶体成了热门话题,它是指具有光子带隙特性的人造周期性电解质结构,这种结构使光子晶体具有波长选择的功能,可以有选择地使某个波段的光通过,而阻止其他波长的光通过其中。这是一种新型的光子晶体材料。

         

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