晶体与光学材料

从激光晶体到光学窗口、薄膜晶圆与滤光元件,按应用找到候选材料,明确波长、晶向与加工规格。

Ti:sapphire · Nd:YVO₄ · Ce:GAGG 形态示意
01 / APPLICATIONS

从您的应用出发

晶体材料、光学基材与加工元件,共同服务于光的产生、转换、传输和探测。选择时既要理解材料本身,也要确认元件的加工与使用条件。

02 / MATERIAL FAMILIES

认识材料,明确选择

从材料作用到关键规格,找到进一步比较的方向。

01

激光晶体与增益材料

浅紫色掺钕钒酸钇晶体形态示意

激光增益晶体通过吸收泵浦能量,为受激辐射提供增益。Nd:YAG、Nd:YVO₄、Yb:YAG 和钛宝石各有适用的泵浦与输出条件。Cr:YAG 等饱和吸收材料承担不同功能,选型时应与增益介质分别确认。

选型重点

泵浦与输出波长 · 掺杂浓度 · 晶向 · 尺寸 · 镀膜

掺杂离子与浓度是规格的一部分;无掺杂 YAG 不等同于 Nd:YAG。

02

非线性光学晶体

周期极化铌酸锂晶片形态示意

非线性晶体利用光与材料的非线性相互作用实现倍频、和频、差频及参量转换。BBO、LBO、KTP 与周期极化材料的匹配方式不同,需要从输入和输出波长、偏振、温度及晶体长度共同判断。

选型重点

输入/输出波长 · 切割角或极化周期 · 晶体长度 · 温控

α-BBO 与 β-BBO 的晶体结构及用途不同,不能在二阶非线性转换中直接替代。

03

偏振与光调制材料

近无色铽镓石榴石晶棒与圆片形态示意

通过双折射、电光、声光或磁光效应,可以调节光的偏振、相位、强度或传播方向。应先明确需要的物理功能,再选择 α-BBO、铌酸锂、二氧化碲或石榴石类材料,并区分晶体材料与已经装配的器件。

选型重点

使用功能 · 工作波长 · 晶向 · 有效通光口径 · 装配条件

电光开关等成品器件还涉及电极、驱动与装配,不能只依据晶体名称选配。

04

光学窗口与红外材料

氟化镁光学晶片形态示意

窗口材料需要在目标波段内传输光,同时满足装置的机械和环境要求。蓝宝石、氟化钙、氟化镁以及硅、锗、硫化锌可作为不同场景的候选方向。材料等级、厚度、表面状态和镀膜都会影响最终表现。

选型重点

目标波段 · 口径与厚度 · 面形 · 平行度/楔角 · 镀膜

材料的透过范围不等于镀膜后的保证工作波段,应查看具体元件条件。

05

晶体基片与薄膜晶圆

铌酸锂薄膜晶圆产品形态示意

基片为薄膜生长、加工与器件集成提供基础。除材料名称外,晶向、层结构、膜厚、衬底厚度和表面质量都可能影响后续工艺。LNOI 与 LTOI 属于特定的薄膜结构,光学与声学应用还需分别确认规格。

选型重点

晶向/切型 · 层结构 · 膜厚 · 尺寸 · 粗糙度与均匀性

普通铌酸锂晶片、周期极化铌酸锂和绝缘体上铌酸锂薄膜是不同的产品结构。

06

闪烁与辐射探测材料

黄绿色掺铈钆铝镓石榴石闪烁晶体形态示意

闪烁材料将入射辐射沉积的能量转化为可被光电器件读出的光信号。BGO、LYSO、NaI:Tl 等体系在光输出、时间响应和环境耐受性上各有特点,应结合探测对象、尺寸、封装和读出器件进行匹配。

选型重点

确切掺杂体系 · 尺寸 · 发射光谱 · 衰减时间 · 封装

需确认具体掺杂、测试与读出条件;能量分辨率不能仅由材料名称推定。

07

滤光片与光谱选择元件

785 nm 拉曼滤光片组形态示意
03 / SELECTION EXAMPLES

三个场景,看懂选型取舍

从一个具体问题出发,把应用条件转化为可比较的规格。

01 / 红外窗口

先选材料,还是先看波段?

先明确工作波段,再比较基材与镀膜。从 Ge、Si、ZnS 等候选材料中,筛出覆盖目标波段的方案,再结合厚度、使用温度与装配条件比较。多波段应用应核对成品透过曲线,不能只看“红外透过”的材料描述。

询价时带上这些条件

工作波段、通光口径、厚度、使用温度及镀膜要求。

查看窗口材料
02 / 铌酸锂器件

普通晶片,还是薄膜晶圆?

先确认器件工艺需要哪一种层结构。薄膜波导方案应重点核对 LNOI 的切型、膜厚、绝缘层与衬底;采用体晶片的方案,则按晶向和加工尺寸确认。即使同为 LiNbO₃,也不能忽略产品结构直接替换。

询价时带上这些条件

器件用途、切型、层结构、膜厚、晶圆尺寸及加工要求。

查看基片与薄膜晶圆
03 / 785 nm 拉曼检测

波长相同,滤光片就通用吗?

还要看目标信号离激光线有多近。希望测到更低拉曼位移时,需要重点比较滤光片的过渡带与激光截止能力,并核对信号区透过率。相同的 785 nm 标称波长,不足以确认低波数检测是否适用。

询价时带上这些条件

激光波长与线宽、最低目标拉曼位移、入射角、截止深度及口径。

查看拉曼与光谱滤光片

以上为选型思路示例,具体材料与规格需结合您的光路、工艺及使用条件确认。

04 / SELECTED PRODUCTS

代表产品,直达规格

从常用材料与元件开始比较。以下列出选型关注项,具体可选规格与供货信息请进入产品页确认。

Nd:YAG

掺钕钇铝石榴石

用途
固体激光增益
关注
掺杂浓度 / 晶向 / 镀膜
查看规格

Yb:YAG

掺镱钇铝石榴石

用途
激光增益材料
关注
泵浦条件 / 尺寸 / 热管理
查看规格

BBO

偏硼酸钡晶体

用途
非线性频率转换
关注
切割角 / 长度 / 镀膜
查看规格

LBO

三硼酸锂晶体

用途
非线性频率转换
关注
相位匹配 / 长度 / 温控
查看规格

PPLN

周期极化铌酸锂

用途
准相位匹配转换
关注
极化周期 / 温控 / 波长
查看规格

TGG

铽镓石榴石晶体

用途
磁光应用
关注
工作波长 / 晶向 / 口径
查看规格

CaF₂

单晶氟化钙窗口片

用途
光学透射窗口
关注
材料等级 / 波段 / 镀膜
查看规格

Ge

锗红外窗口片

用途
红外光学窗口
关注
目标波段 / 厚度 / 镀膜
查看规格

LNOI

铌酸锂薄膜晶圆

用途
集成光子学研究
关注
切型 / 膜厚 / 层结构
查看规格

BGO

BGO 闪烁晶体抛光片

用途
辐射探测研究
关注
尺寸 / 表面处理 / 耦合
查看规格

785 nm

拉曼滤光片组

用途
拉曼光谱检测
关注
截止深度 / AOI / 低波数目标
查看规格
05 / SPECIFICATIONS

从应用条件,确认可供规格

01

说明应用目标

提供应用、材料名称或候选方向、工作波长与数量。尚未确定材料时,也可以先描述装置和目标。

02

明确关键规格

结合晶向、掺杂、尺寸公差、表面质量、镀膜及使用环境,确认需要进一步核对的条件。

03

确认方案与资料

确认可供规格、交期及所需检测资料。切割、抛光、镀膜、键合或封装要求按具体产品沟通。

06 / QUESTIONS & ANSWERS

选型前,您可能想了解

激光晶体与非线性光学晶体有什么区别?

激光增益晶体吸收泵浦能量,为激光产生提供增益;非线性晶体则利用光与材料的非线性相互作用,转换已有光的频率。两者可出现在同一系统中,但选型参数不同。增益晶体关注泵浦、掺杂和热管理,非线性晶体还需重点确认相位匹配与转换条件。

BBO、LBO、KTP 和 PPLN 如何做初步选型?

先明确输入与输出波长、偏振、连续或脉冲工作方式,以及功率、温度和空间限制,再比较候选晶体的匹配条件。BBO、LBO、KTP 常涉及双折射相位匹配,PPLN 通过周期极化实现准相位匹配。材料名称不足以直接确定切割角、极化周期或转换效率。

晶向、切割角与掺杂浓度为什么要分别确认?

晶向描述晶体轴与样品的相对关系,切割角用于规定特定光学或器件条件,掺杂浓度则关系到活性离子等组分的含量。这些信息无法用单一纯度值代替。询价时应提供图纸、切型或晶向要求,以及掺杂离子、浓度口径和允许偏差。

材料透过波段和镀膜工作波段是一回事吗?

不是。材料透过特性描述基材在一定厚度与测试条件下的响应;镀膜又会改变元件的反射和透射表现。实际可用波段还受到材料等级、厚度、温度、入射角与偏振的影响。选择窗口或晶体时,应核对成品元件的条件与所需光谱数据。

LNOI 与普通铌酸锂晶片有什么区别?

LNOI 指绝缘体上的铌酸锂薄膜结构,选型需要确认薄膜、绝缘层与承载衬底的组合,以及切型、膜厚和均匀性。普通铌酸锂晶片通常指体材料加工得到的晶片。两者虽然含有同类材料,但结构、工艺用途与关键规格不同,不能仅按化学式替换。

选购拉曼滤光片时,除了激光波长还需要提供什么?

还应提供激光线宽、希望测量的最低拉曼位移、入射角、截止深度、透过率目标和安装尺寸。滤光片组需与激发光源、收集光路及探测器共同匹配。同为 785 nm 的系统,也可能需要不同的边缘或陷波方案,具体规格应结合光路确认。

窗口片的尺寸、面形和表面质量分别指什么?

尺寸描述口径、厚度等几何要求;面形描述表面相对于目标形状的偏离;表面质量关注划痕、麻点等缺陷。它们分别影响装配、波前与散射等表现。提出要求时应同时注明评价方法、单位,以及适用的测量波长或标准。

还没有确定材料,可以提交选型需求吗?

可以。先提供应用目标、工作波长、尺寸或安装限制、数量及希望获得的资料;目标材料可以填写“尚未确定”。如涉及脉冲激光、温度变化或特殊环境,请补充相应条件。我们将协助确认候选产品和需要进一步沟通的规格。

延伸阅读:非线性晶体性质 · 红外材料选型。参考资料用于理解材料性质,具体供货规格以产品与订单确认为准。

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