Cr:YAG晶体技术详解

品名： 掺铬的钇铝石榴石晶体 
简化化学式：Cr:YAG （Cr4+:Y3 Al5 O15）
材质：晶体材料（成分含量：钇40.9%，铝20.6%，氧36.7，铬：1.8%）
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• 产品简介：

掺铬的钇铝石榴石晶体（Cr:YAG）是一种具有良好饱和吸收特性的固体激光调Q晶体。其母体为YAG晶体（钇铝石榴石），通过掺杂四价铬离子（Cr⁴⁺）引入近红外吸收中心，可作为被动Q开关元件广泛应用于脉冲激光系统。Cr:YAG晶体的化学性能稳定可靠，具有较长的使用寿命，具有良好的热传导性，能够承受较高的热负荷，Cr:YAG晶体的损失阙值高，能承受较高的激光能量而不受损。

本产品是化学原料在高温环境中（高温生长炉内）反应并生长制成掺铬的钇铝石榴石晶体。钇铝石榴石晶体根据要求常被制成棒状或片状，出光面需要精密抛光和镀膜。‌

• 工作原理：

掺铬的钇铝石榴石（Cr:YAG）晶体作为被动调Q开关的工作原理是基于其饱和吸收特性。当腔内光强较弱时，Cr:YAG晶体对激光具有较高的吸收率，此时Q值较低，反转粒子数不断积累。随着腔内光强的增大，Cr:YAG晶体逐渐饱和，对激光的吸收率降低，透射率增大，此时Q值升高，从而建立起Q开关脉冲。

Cr:YAG晶体常与掺钕的钇铝石榴石晶体（Nd:YAG）联合使用，共同构成所需的脉冲激光器系统，将Cr:YAG和Nd:YAG键合就可以直接输出脉冲激光。

• 生产工艺：
• 材料制备：将铬掺杂元素与氧化钇，氧化铝原料均匀混合，装入钨或铂坩埚中，在氩气或微氧环境中进行提拉法晶体生长。为确保Cr⁴⁺的价态稳定，需严格控制氧分压与热梯度。
• 初步加工：生长完成的晶体锭经过质量检测后，切割为标准尺寸的晶棒或晶片，确保无裂纹、气泡、杂质等光学缺陷。
• 精密加工：采用数控磨床进行定向、铣磨、精磨和双面抛光，表面光洁度可达λ/10以上，表面粗糙度Ra < 5 Å。
• 表面处理：根据客户需求在晶体表面镀制不同初始透过率的增透膜或高反膜，并可定制抗激光损伤镀层，提高使用寿命和稳定性。

 

• 应用领域：

该晶体广泛应用于激光系统中，如激光打标系统中的被动调Q脉冲输出、激光测距仪中的紧凑型Q开关模块、医疗激光器中实现无源调制的脉冲控制，以及科研和教学平台中的纳秒激光源生成。

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