透明陶瓷窗口片既具有陶瓷材料所共有的高熔點、高強度、高絕緣、耐腐蝕、耐高溫等性能,又具備良好的透光性,相較于普通的光學材料擁有許多優(yōu)勢,因此可制成多種用途的電-光、電-機軍民兩用器件,在空間科學、醫(yī)學、激光、紅外探測、特種儀器制造、電子技術(shù)及高溫技術(shù)、航空航天和國防裝備等方面具有廣闊的應用前景。
透明陶瓷窗口片的分類及應用:
根據(jù)透明陶瓷窗口片的功能和用途,可以將它分為以下幾種類型。
1、激光透明陶瓷:
常用的固體激光材料有陶瓷、單晶和玻璃等,而玻璃的熱導率較差,高溫下內(nèi)部產(chǎn)生的熱應力容易導致玻璃的炸裂,而單晶由于生長周期長,摻雜濃度受限而難以實現(xiàn)激光器功率的提高。陶瓷材料由于熱導率高,易于實現(xiàn)稀土離子的可控摻雜和大尺寸的制備等優(yōu)點,已經(jīng)成為未來高功率固體激光增益介質(zhì)的選擇材料。其中以 Nd3 、Yb3 等稀土離子摻雜的YAG以及Tm3 、Ho3 等稀土離子摻雜的CaF2透明陶瓷為代表。
2、紅外透明陶瓷:
2014年,我國確立了“空天一體,攻和防兼?zhèn)?rdquo;的戰(zhàn)略目標,紅外成像、紅外制導以及紅外對抗等紅外光學系統(tǒng)在現(xiàn)代化的軍事戰(zhàn)場上越來越具有舉足輕重的地位。而紅外整流罩和紅外窗口則是保證其正常工作的關(guān)鍵部件,它能有效地保護內(nèi)部的紅外傳感器在高馬赫數(shù)飛行的過程中不被外界損傷。
3、爍透明陶瓷:
閃爍透明陶瓷在空間探索、無損檢測、醫(yī)療安全影像應用以及高能物理等領(lǐng)域都有重要的潛在應用價值。其中,作為醫(yī)療影像應用的X-CT,X-ray等設備能夠?qū)σ恍┲卮蟛“Y進行早期發(fā)現(xiàn)而受到重視。該類應用所需要的閃爍材料通常需要具有高的發(fā)光強度,優(yōu)異的光學透過率,高密度和離子幅照吸收能力以及轉(zhuǎn)換高能光子成可探測的可見光信號的能力。近十幾年來,國外相繼開發(fā)出氧化釔釓(YGO)、硫氧化釓(GOS)、釓稼石榴石(GGG)等陶瓷閃爍體,并成功應用于醫(yī)學X-CT上。
4、磁光透明陶瓷:
磁光透明陶瓷是應用于光隔離器中的一種具有法拉第效應的材料。光隔離器是高功率激光系統(tǒng)中重要的組成器件之一,它能夠有效地調(diào)控系統(tǒng)中光的傳播,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對于磁光材料,要求其Verdet常數(shù)高,具有低的吸收損耗以及高的熱導率,優(yōu)異的熱力學性能。當前,應用于可見至紅外波段的磁光材料主要為TGG和TAG透明陶瓷。
5、熒光透明陶瓷:
熒光透明陶瓷作為一種光轉(zhuǎn)換材料廣泛應用于白光LED領(lǐng)域。白光LED作為照明光源,以其環(huán)保、高效、節(jié)能、高壽命等優(yōu)點而成為21世紀具發(fā)展?jié)摿Φ母咝录夹g(shù)之一。
與金屬或者玻璃相比,熒光陶瓷具有更高的機械性能,更好的熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的光學性能。目前常用的熒光透明陶瓷以發(fā)光材料體系進行分類,主要可以分為氮化物體系、釔鋁石榴石體系和多鋁酸鹽體系。
6、鐵電透明陶瓷:
鐵電透明陶瓷在20世紀70年代初初次出現(xiàn),除了具有高透明度外還具有鐵電性能,可以將光、電、機械形變等物理性能耦合在一起。
鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)透明陶瓷是一種典型的鐵電透明陶瓷材料,具有高的透過率和電光效應,人工極化處理之后還具有壓電和光學雙折射性能,可以廣泛地應用于核熱閃光護目鏡、光開關(guān)和圖像存儲、顯示等領(lǐng)域。