文档介绍：透光陶瓷
卡西欧 EXILIM EX-S500
LURACERA是2001年2月村田制作所成功开发的透明多晶体陶瓷。这种多晶体陶瓷广泛应用于微波和毫波的电介质谐振器,具有优良的电子特性,高透光率和折射系数,它同时也具备良好的无双折射光学特征。

目前已经开发的透明陶瓷有氧化铝透明陶瓷、氧化钇透明陶瓷、氧化锆透明陶瓷以及电光透明陶瓷和激光透明陶瓷等。
第一例透明陶瓷是1962年在美国制备成功的氧化铝透明陶瓷。
氧化铝透明陶瓷是最早投入生产的透明陶瓷材料。将MgO、ZnO、NiO、La2O3 等添加剂掺入高纯细散的Al2O3 粉末中压制成型,并在氢气保护下或真空中焙烧,即可完全消除气孔,制得具有较高透明度的陶瓷材料。
AlN陶瓷是另一种典型的透明陶瓷,它最早是由美国在20世纪60年代研发成功,到了90年代其制备工艺和应用技术逐渐得到发展。氮化铝透明陶瓷表现出硬度较高、热导率较高、电导率较低、介电损耗较低、热膨胀系数较低、化学稳定性优良等诸多优异性能。
PLZT电光陶瓷是一种典型的透明铁电陶瓷, 1970 年G. H. Haertling[ 4 ]首次制备了PLZT透明陶瓷。PLZT透明陶瓷是通过在ZrO、TiO、PbO中掺入少量LaO经过粉体混合、压力成形和高温烧结而成的。这种材料具有较高的光透过率和电光效应,人工极化后还具有压电、光学双折射等特性。主要用于制作光调制器、光衰减器、光隔离器、光开关等光电器件,也可制成PLZT薄膜,在电光和光学方面具有较多的应用。

钇铝石榴石激光透明陶瓷最初是以Al2O3、Y2O3、Nd2O3 为基体制备而成, 1974年, Greskovich等用传统陶瓷的制备工艺制备出了Nd: Y2O3 陶瓷,其主要性能见表1。之后美国、日本、俄罗斯相继用不同的方法制备了高透明度的钇铝石榴石激光透明陶瓷。因其具有较高的机械强度、良好的化学稳定性和电物理性能,被认为是有希望的新一代固体激光材料。

(1)易制造,用提拉法制备单晶需要几周,但是制备陶瓷只需几天时间。而且陶瓷彻底烧结温度通常都大大低于它的熔融温度;
(2)费用了氏。单晶需要在昂贵的铱(Ir)或铂(Pt)甘锅里生长,而陶瓷棒不需要甘锅,而且生长速度较快。一般单晶的费用随它的尺寸增加而成倍增加,而陶瓷不然
(3)尺寸大。单晶的生长方式限制了晶体的尺寸,因而就限制了潜在的输出功率。现在最大的单晶尺寸为23cm长,但现在制得的多晶陶瓷的长度已达到单晶的2倍;
(4)大批量生产。陶瓷激光棒适合流水线作业,减少了时间和费用,单晶却不然。
多晶陶瓷相对单晶有以下优点

1. 光学透明性的影响因素
、本征影响因素
多数陶瓷材料属于电介质多晶体, 这种多晶体一般有两个重要的共振区产生吸收光谱带。一是束缚电子跃迁产生的本征吸收带, 如图所示, 左侧的紫外截止波段, 另一个是共振吸收带, 是光学支的晶格振动带。
透明材料的透过率与波长的关系
介质透过率高低, 也就是介质吸收的光波能量的多少, 不仅与介质的电子的能带结构有关, 还与光程有关, 也就是与光穿过的介质厚度有关
入射光的强度为IO, 那么经过x厚度的介质, 其光强度将下降, 光的强度将变成I.
α─介质对光的吸收系数
不同材料的α又有很大的差别,空气的α≈10- 5 cm- 1, 对于金属来说, α值在104 cm- 1 数量级以上。因此, 对于可见光, 金属是不透明的
1. 光学透明性的影响因素
对于陶瓷、玻璃等电介质材料,材料的吸收率或吸收系数在可见光范围内是比较低的。这是因为电介质材料的价电子所处的能带是填满的,它不能吸收光子而自由运动,而光子的能量不足以使价电子跃迁到导带,因而在一定的波长范围内吸收系数很小。所以,陶瓷材料的可见光吸收损失相对来说是较小的,在影响透光率的因素中不占主要地位。
1. 光学透明性的影响因素