[科普中国]-红宝石激光晶体

红宝石激光晶体是指以刚玉(又称蓝宝石)单晶为基质，掺入Cr³⁺为激活剂所组成的激光晶体材料。化学分子式Cr³⁺ :Al₂O₃，属六方晶系，熔点2050℃。

简介红宝石激光晶体是指以刚玉(又称蓝宝石)单晶为基质，掺入Cr³⁺为激活剂所组成的激光晶体材料。化学分子式Cr³⁺ :Al₂O₃，属六方晶系，熔点2050℃1。

制造方法人造红宝石激光晶体是首次实现激光输出的材料。可用焰熔法、提拉法或助熔剂法生产单晶。用提拉法容易获得大尺寸优质晶体。

红宝石的激光波长随温度的改变有所不同。在-196℃为693。1nm，室温是694。3nm。所以这种器件在工作期间，会因晶体本身发热而发生少量频率漂移。因红宝石为三能级系统，故激光阈值较高，但贮能大，所以在激光领域内应用还很普遍。尤其适用于大能量高功率激光器件，作激光探针分析仪，激光对半导体的热处理和长距离测距仪(如地-月测距)等。

红宝石红宝石是指颜色呈红色的刚玉，它是刚玉的一种，主要成分是氧化铝(Al2O3)，红色来自铬(Cr)，主要为Cr2O3，含量一般0.1~3%，最高者达4%。自然没有铬的宝石是蓝宝石。天然红宝石大多来自亚洲(缅甸、泰国、斯里兰卡、中国云南、重庆江津石笋山等)，非洲，大洋洲(澳大利亚)，以及美洲(美国的蒙大拿州和南卡罗莱那州)。天然红宝石非常稀少，因此很珍贵，但是合成红宝石并非太难，所以工业用红宝石都是合成的，1991年，中国山东省昌乐县发现一颗红、蓝宝石连生体，重量67.5克拉，被称为“鸳鸯宝石”，称得上是世界罕见的奇迹。1983年在重庆江津的石笋山溪流中发现数枚红宝石矿最大的有32.7克拉2。

红宝石激光器红宝石激光器是一种激光器，工作物质是红宝石棒。在激光器的设想提出不久，红宝石就被首先用来制成了世界上第一台激光器。激光用红宝石晶体的基质是Al₂O₃，晶体内掺有约0.05%（重量比）的Gr₂O₃。其已经成为在医学、工业以及众多科研领域不可或缺的基本仪器设备。

激光晶体激光晶体（laser crystal），可将外界提供的能量通过光学谐振腔转化为在空间和时间上相干的具有高度平行性和单色性激光的晶体材料。是晶体激光器的工作物质。

激光晶体所用的激活离子主要为过渡族金属离子和三价稀土离子。过渡族金属离子的光学电子是处于外层的3d电子，在晶体中这种光学电子易受到周围晶场的直接作用，所以在不同结构类型的晶体中，其光谱特性有很大差异。三价稀土离子的4f电子受到5s和5p外层电子的屏蔽作用，使晶场对其作用减弱，但晶场的微扰作用使本来禁戒的4f电子跃迁成为可能，产生窄带的吸收和荧光谱线。所以三价稀土离子在不同晶体中的光谱不像过渡族金属离子变化那么大。激光晶体所用的基质晶体主要有氧化物和氟化物。作为基质晶体除要求其物理化学性能稳定，易生长出光学均匀性好的大尺寸晶体，且价格便宜，但要考虑它与激活离子间的适应性，如基质阳离子与激活离子的半径、电负性和价态应尽可能接近。此外，还要考虑基质晶场对激活离子光谱的影响。对于某些具有特殊功能的基质晶体，掺入激活离子后能直接产生具有某种特性的激光，如在某些非线性晶体中，激活离子产生激光后通过基质晶体能直接转换成谐波输出。使用较多的是：Nd:YAG，Nd:YVO43。

本词条内容贡献者为:

邱学农 - 副教授 - 济南大学