摘要 ：晶体是有明确衍射图案的固体，其原子或分子的排列具有三维空间的周期性，隔一定的距离重复出现，这种周期性规律是晶体结构中最基本的特征。根据晶体光学特性将其应用到激光技术以增加激光的应用范围。如晶体在激光工作物质、激光调制、激光偏转、Q开光以及激光倍频中都有广泛的应用。

　　关键词 ：晶体    晶体光学    激光技术    应用激光由于其单色性、方向性、相干性和高亮度等特点，为人类带来了一种崭新的强光源。自上世纪60年代第一台红宝石激光器发明开始，激光技术就开始了其不断发展的历程。本文主要介绍了激光技术、晶体及各种晶体特性在激光技术中的应用，另外还介绍了激光技术的发展趋势，展望激光技术的应用与发展前景。

　　一、激光技术的概述激光器发明以来各种新型激光器一直是研究重点。为将激光器发出的高亮度、高相干性、方向性好的辐射转化为可供实用的光能，激光技术也得到了极大地发展。这些技术可以改变激光辐射的特性，以满足各种实际应用的需要。其中有的技术直接对激光器谐振腔的输出特性产生作用，如选模技术、稳频技术、调Q技术和锁模技术等；有的则独立应用于谐振腔外，如光束变换技术、调制技术、倍频技术和偏转技术等。在使用激光作为光源时，这些技术必不可少，至少要使用其中一种，常常是几种技术并用。

　　二、晶体的概述晶体是分子、原子或离子按一定周期性在空间排列并在结晶过程中形成的具有一定规则的具有几何外形的固体。常见的晶体都呈现出规则的几何形状，晶体的内部原子排列规整严格，其主要具有以下几个方面的特点：一是具有规则整齐的几何外形；二是有固定的熔点，能够在熔化固液共存的过程中，保持恒定不变的温度；三是具有各向异性这一特点。上述特点是晶体所具有的特点，而不具有固定形体的物体则不具有这些特点。

　　按照内部结构，可以将晶体分为七大晶系与十四种晶格类型，而按照内部各指点之间作用力的性质的不同，又可以将晶体分为原子晶体、离子晶体、分子晶体和金属晶体等四种较为典型的晶体。不同的晶体之间也具有一定的特殊差别，但就总体而言，几乎所有的晶体都具有以下几个方面的性能：首先是均一性与异向性，由于晶体内部各质点都是相同的，并且是均匀分布的，因此，同一晶体各个部分的性质是相同的，这就是晶体所具有的均一性，而在同一个晶体格子当中，不同方向的质点排列都不相同，这也影响了晶体的性质，这就是晶体的异向性；其次是晶体的最小内能及稳定性，与同种物质的液体、气体等非晶体相比较，晶体具有最小的内能，晶体内部的质点呈规律性的排列，这就使得各个质点之间的引力、斥力呈现出平衡的状态，进而使晶体内部的各个部分所受的力保持平衡，位能最低；另外就是晶体的对称性，晶体对称性的表现是在晶体中各个相等的晶面、晶棱与角顶的有规律的重复出现，晶体的对称性除了在外部形态有表现外，在其内部构造方面也是对称的。

　　三、 晶体在激光技术中的应用（一）在工作物质中的应用在固体激光器中，工作物质往往会采用一些具有优良的光学均匀性好、化学稳定性好、热导率高和机械强度高的晶体作为基质材料，再掺杂一些激活离子，从而使工作物质有了人们需要的光谱特性。常用的激活离子有：铬（Cr3+）钕（Nd3+）镱（Yb3+）钬（Ho3+） 激活离子主要为过渡族金属离子和三价稀土离子。常用的基质材料分为晶体与玻璃两大类，基质材料体现了固体工作物质的物理性能，掺杂离子体现了固体工作物质的光谱特性。常用的晶体材料有：钇铝石榴石晶体（YAG）、铝酸钇（YAP）、钒酸？（GdVO4）、蓝宝石（Al2O3）等。

　　另外，由于晶体具有优良的光学、化学、热学和机械性能，使得其在激光中的应用也较为的广泛，例如，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，其是晶体激光器的工作物质。

　　（二）在激光调制中的应用激光因为具有通信容量大、保密性好及抗干扰能力强等优点，因此被看作是传递信息的理想载体，这也是无线电通信所不能企及的。把所需要传递的信息加载于激光的过程叫做激光调制，激光调制的方法很多，但应用较多的就是电光调制，也就是利用晶体的电光对载波电厂进行调制。

　　激光调制就是把激光作为载波携带低频信号。就调制的方法来讲有振幅调制、强度调制、频率调制、相位调制以及脉冲调制等形式，以上调制方法又可通过电光效应、声光效应和磁光效应等来实现。而电光效应、声光效应和磁光效应等又离不开对各种晶体的使用。例如电光强度调制，利用晶体的电光效应，可控制光在传播过程中的强度。图1是一个经典的电光强度调制的装置示意图。

　　（三）在激光偏转中的应用激光束偏转是激光打印、显示、传真、储存、打标、和激光检测等激光应用领域中的基本技术之一。实现激光偏转的途径主要有机械偏转、电光偏转和声光偏转等。电光偏转和声光偏转实际运用了电光效应和声光效应。另外就是激光指向的应用，长距离的激光指向，容易受到大气密度剃度的影响，使光斑位置发生偏转，但利用激光偏转晶体就能够很好地解决这一问题了，激光偏转晶体可以对光斑的位置进行修正，在一定程度上纠正光斑位置的偏移，使激光指向的准确率更高。

　　（四）在Q开关中的应用晶体管在开关中的应用主要是功率开关晶体管，在开关电源中，功率开关晶体管是对电源可靠性影响较大的关键器件，电源主要电路中的功率管主要有两种，分别是双极晶体管和MOSFET，这两种功率管在电路中的应用都是极多的，另外由于其各自性能之间存在一定的差异，因此在选用的时候也要结合开关的实际情况及需要等进行合理的选择。除此之外，随着绿色开关的不断发展，IGBT、BSIT以及联删晶体管等新型开关器件也开始涌现，逐步出现在了市场上，其应用及发展前景也是相当广阔。

　　（五）在激光倍频中的应用激光自倍频晶体是一类复合晶体，这类晶体具有激光与非线性效应这两种复合功能，采用激光自倍频晶体所制作的全固态的激光器有体积小、稳定性强、调整方便等特点。自上个世纪70年代以来，以YAI3（BO3）4、LiNbO3倍频近体作为基质的激光自倍频晶体就实现了自倍频激光的运转，目前，以Nd：YVO4与KTP光胶为主的小型激光倍频器件得到了广泛的应用，能够获得的绿光在100mW左右，与这一类组合晶体相比较，激光自倍频晶体不仅可以减少一块晶体、减少光胶的制作工艺，还可以在其功率进行较高运转时增强其稳定性，具有较大的优越性，尤其是一些对成本及可靠性要求较高的应用上，激光自倍频晶体更是具有较为突出的优点。

　　结束语：

　　晶体以其自身独有的特点在激光技术中的应用中扮演着较为重要的角色，就各种晶体的发展来看，其前景都是不错的，通过科学技术的不断发展，相关研究领域的技术也取得了长足的进步，对各种晶体性能及特点的研究也将更进一步，这为各种晶体在激光技术领域的更好发展奠定了良好的基础，但在各门科学技术都快速发展的同时，也应注意到这些技术为晶体及其在激光技术中的应用与发展带来的机遇与挑战，只有不断的探索、创新，不断钻研，才能更好地把握住机遇、更好地面临挑战，相信通过不断的努力，各种晶体必将在激光应用中得到更好的发展。

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