第八章 人工晶体-2概要
晶体材料基础---第一讲 人工晶体介绍(2)
应，另一方面，可以作为国家财政的重要来源和调节阀门。
早期海盐，是支起大锅用柴火煮熬出来的。汉、魏以前的历史书上 多有“煮海为盐”的记载。开辟盐田，利用太阳和风力的蒸发作用，晒海 水制盐的工艺，比起煮海为盐，是很大的进步。 我国是海水晒盐产量最多的国家，也是盐田面积最大的国家。我国 有盐田 37.6 万公顷，年产海盐 1500 万吨左右，约占全国原盐产量的 70% 。 我国著名的盐场，从北往南，有辽宁的复州湾盐场，河北、天津的长芦盐 场，山东莱州湾盐场，江苏淮盐盐场，以及浙江、福建、广东、广西、海 南的南方盐场。每年生产的海盐，供应全国一半人口的食用盐和80%的工 业用盐。还有100万吨原盐出口。我国海盐业对国家的贡献是很大的。
件。
近年来，由于移动通信的发展，LGS制作的微小 型中频声体波滤波器被用于宽带波分复用(W-CDMA) 体系，而再次受到人们的重视。硅酸镓镧晶体主要是
用提拉法生长的。
（4）压电晶体与声纳和雷达
声纳、雷达，熟悉军事的朋友一定不陌生。声纳是一种利用声 波来进行探测的仪器，其工作原理就像蝙蝠一样。雷达的工作物质 不是声波，而是另外的一种更加神奇的波动：电磁波，而且，由于 电磁波波谱十分宽，相应的雷达的工作频段也有十分巨大的差别。 那么，这些千里眼、顺风耳是怎样工作的呢？这里面，我们的“压
化。例如，加热电气石晶体时，在晶体唯一的3次 轴两端即产生数量相等而符号相反的电荷。若将 晶体冷却，则电荷改变符号，晶体的这种性质称 为热释电性。具有热释电性质的晶体，称为热释 电晶体。 具有对称中心的晶体不可能存在热释电效应。 热释电晶体可用来制作热电红外探测器。在已发 现的热释电晶体中，目前认为比较有发展前途的 是硫酸甘氨酸(TGS，包括与其同型的晶体)晶体、 铌酸锶钡(SBN)晶体、硫酸锂(LSH)和钽酸锂
人工晶体简介演示
机械性质
人工晶体通常具有较高的 硬度、强度和韧性，能够 满足各种严苛的工作环境 要求。
热学性质
人工晶体通常具有较高的 热稳定性和低的热膨胀系 数，有利于保持器件的稳 定性和精度。
人工晶体的化学性质
耐腐蚀性
人工晶体通常具有良好的化学稳 定性，能够在各种腐蚀性环境中
保持稳定的性能。
化学反应活性
某些人工晶体在一定的条件下，能 够与其他物质发生化学反应，实现 特定的功能。
水热法
水热法是在高温高压的水溶液中，使原料溶解并重新结晶的方法。这种 方法主要用于制备一些含水性晶体和某些特殊结构的晶体。
03
气相沉积法
气相沉积法是通过气相反应，使原料在衬底上沉积并结晶的方法。这种
方法可以制备出高质量、大面积的人工晶体薄膜。
材料与制备方法的选择原则
性能需求
根据所需人工晶体的性能要求，选择具有合适物理和化学性质的材料。例如，需要高硬度 的人工晶体可选用氧化物材料。
铁电晶体
铁电晶体具有铁电性，可用于制 造铁电存储器等电子器件，具有
高速、低功耗等优点。
人工晶体在光学领域的应用
1 2 3
激光晶体
人工晶体作为激光工作物质，如掺钕钇铝石榴石 （Nd:YAG）等，用于制造固体激光器，具有高 光束质量、高效率等特点。
非线性光学晶体
如磷酸二氢钾（KDP）等非线性光学晶体，可用 于制造高功率激光器的频率转换器件，扩展激光 波长范围。
成本考虑
在满足性能需求的前提下，优先选择成本低、来源丰富的材料，以降低人工晶体的制备成 本。
工艺可行性
所选的材料和制备方法应适应现有的工艺条件和技术水平，确保制备过程的可行性和稳定 性。同时，要考虑环境保护和可持续发展的要求，选择环境友好、资源节约的制备方法和 材料。
《人工晶体》课件
材料科学与工程学院 xxx
第二章 晶体生长介绍
• 晶体的需求
伴随着科学技术的飞速发展，当今社会已 经全面进入以计算机、网络和通信等技术 为代表的信息时代，而作为信息主要载体 半导体材料的需求日益增加。
• 天然晶体的不足
随着科技进步和社会发展，人们对于功能 晶体需求的数量越来越大，对于功能晶体 性能要求也越来越高，自然界中出产的各 种天然晶体逐渐不能满足人们的要求
这一模型要讨论的是：组成晶体的 质点在一个正在生长的晶面上寻找出 最佳生长位置并稳定存在的问题。
晶体生长的科塞尔理论模型
晶体层生长过程
光滑平面层状生长模拟
粗糙平面层状生长模拟
台阶生长模拟
有杂质时台阶生长模拟
碳化硅晶体表面生长台阶
碳化硅晶体表面生长台阶
晶体中心的台阶
晶体中心的台阶
石英晶体的生长环带和条纹
• 晶体生长过程和形态
一旦晶核形成后，组成晶体的质点就 会按照晶体结构的排列方式堆积起来形成 晶体。
AB晶面垂直晶面的
生长速度为h1，
BC晶面垂直晶面的
生长速度为h2，
当h1 >h2时，
A’B’<AB
晶面消失过程示意图
所以，一般型
（1）层生长理论模型（科塞尔理论模 型）
热力学计算表明:
r＞r0时，称为稳定晶核 r =r0时，称为临界晶核 r ＜r0时，称为胚芽
晶核的形成是靠熔体的过冷度，造成 热运动的较大起伏克服势垒进行的过程。 成核速度与过冷度具有一定的关系。
能 量
（2）非均匀成核
非均匀成核过程是由于体系中已经存在某 种不均匀性，例如悬浮的杂质颗粒，器壁 上凹凸不平等，他们有效地降低了表面能 成核的势垒，优先在这些具有不均匀性的 地点形成晶核。
07370910《人工晶体》教学大纲
人工晶体Synthetic Crystals课程编号：07370910学分：1学时：15 （其中：讲课学时：15 实验学时：0 上机：0）先修课程：材料科学基础、无机化学、物理化学适用专业：材料类教材：《人工晶体—生长技术、性能与应用》张玉龙唐磊主编化学工业出版社2005年版开课学院：材料科学与工程学院一、课程的性质与任务《人工晶体—生长技术、性能与应用》是材料专业的一门选修课程《人工晶体—生长技术、性能与应用》的基本任务是通过课堂教学，使学生了解工程用人工晶体：激光晶体、闪烁晶体、光学晶体、非线性光学晶体与光折变晶体、单晶光纤、磁光晶体与声光晶体、宝石晶体、压电晶体、人造金刚石、半导体晶体和纳米晶体等人工晶体的生长技术、晶体结构、性能、应用与发展等基本知识，掌握不同人工晶体的生长技术、性能和应用，了解人工晶体的研究成果，普及其生长技术与应用技术，拓宽学生知识面，提高学生的综合素质。
二、课程的基本内容及要求第一章绪论1、教学内容（1）人工晶体的基本概念和范畴（2）人工晶体的结构和性能：结构特点、相律、相图（3）人工晶体的地位和作用：电子材料、光电子材料、光子材料与人工晶体（4）人工晶体的的发展和应用：研制状况、产业化的晶体、具有发展前途的人工晶体2、基本要求（1）了解人工晶体的的概念、基本结构和性能（2）了解人工晶体的在国民经济中的地位和作用，人工晶体的的发展和应用。
第二章人工晶体的生长1、教学内容（1）人工晶体的生长过程：成核和生长形态、人工晶体的生长理论（2）晶体生长的热量和质量输运（3）晶体生长方法：溶液生长法、熔体生长法、气相生长和固相生长（4）我国人工晶体生长设备的发展：单晶硅、半导体晶体、激光晶体和非线性光学晶体的生长设备（5）晶体的缺陷和检测：缺陷的概述、观察和检测2、基本要求（1）掌握人工晶体的生长过程和生长方法（2）了解晶体生长的能量输运，人工晶体的生长设备及其发展（3）了解晶体的缺陷和检测第三章激光晶体1、教学内容（1）概述：激光晶体的定义、发展与现状，激光晶体生长的方法和设备（2）掺稀土钇铝石榴石激光晶体：Nd：YAG，Yb：YAG，Er：YAG晶体的结构、生长、性能与应用（3）掺稀土钨酸盐激光晶体：Nd：KGW，Yb：KGW，Nd：NBW，Yb：NYW，Nd：NYW晶体的结构、生长、性能与应用（4）掺稀土硼酸盐激光晶体：：Nd：YAB，Nd：GYAB，Nd：GdCOB，Er：GdCOB，Pr：GdCOB，Nd：LSB晶体的结构、生长、性能与应用（5）固体可调谐激光晶体的晶体的结构、生长、性能与应用：（6）其他激光晶体的晶体的结构、生长、性能与应用：氟化物激光晶体，磷酸盐激光晶体，钒酸盐激光晶体2、基本要求（1）掌握几种钇铝石榴石、钨酸盐、硼酸盐、钒酸盐、固体可调谐激光晶体的晶体生长、性能与应用（2）了解激光晶体的发展与现状，激光晶体生长的方法和设备（3）了解其他激光晶体的晶体的结构、生长、性能与应用第四章闪烁晶体1、教学内容（1）概述：闪烁晶体的定义、发展与现状，闪烁晶体生长的方法和设备（2）硅酸盐闪烁晶体：Ce：Lu2SiO3，Ce：Ln2SiO5；Ce：Gd2SiO5的结构、生长、性能与应用(3) 钨酸铅闪烁晶体的结构、生长、性质、发光机制与应用(4)其它闪烁晶体的生长、性能与应用：BGO、NBW、YAG2、基本要求(1) 掌握硅酸盐、钨酸铅闪烁晶体生长、性能与应用(2) 了解闪烁晶体的发展与现状，闪烁晶体生长的方法和设备(3)了解其它闪烁晶体的生长、性能与应用第五章光学晶体、非线性光学晶体与光折变晶体1、教学内容（1）光学晶体①概述：光学晶体的定义、特点、发展与现状、生长方法与设备②碱卤化合物、金属铊和卤素化合物、碱土-卤素化合物、氧化物光学晶体的性能与应用（3）非线性光学晶体①概述：光学晶体的定义、特点、发展与现状、生长方法与设备②硼酸盐非线性光学晶体：LBO，BBO，GdCOB，RCBO的结构、生长、性能和应用（4）光折变晶体①概述：光折变晶体的定义、特点、发展与现状、生长方法与设备②主要光折变晶体：LN，BTO，BSO，BGO，GaS，InP等的结构、生长、性能和应用2、基本要求（1）掌握主要光学晶体、非线性光学晶体和光折变晶体的生长方法、性能与应用（2）了解光学晶体、非线性光学晶体和光折变晶体的发展与现状及其生长设备第六章单晶光纤1、教学内容（1）概述：单晶光纤的定义、特点、发展与现状、生长方法与设备（2）主要单晶光纤：α-氧化铝，氯化钾，氯化汞、蓝宝石和铌酸锂的制备、性能与应用2、基本要求（1）掌握主要单晶光纤的制备方法、性能与应用（2）了解单晶光纤的发展与现状及其生长设备第七章磁光晶体与声光晶体1、教学内容（1）磁光晶体①概述：磁光晶体的定义、发展、性能、生长方法与设备②主要磁光晶体：YIG，GGG的结构、生长、性能和应用（2）声光晶体①概述：声光晶体的定义、性能、生长方法与设备②主要声光晶体：PbBr2，Hg2Cl2结构、生长、性能和应用3、基本要求（1）掌握主要磁光晶体、声光晶体的生长方法、性能和应用（2）了解磁光晶体、声光晶体的发展和生长设备第八章宝石晶体人造金刚石1、教学内容（1）刚玉晶体（蓝宝石、红宝石）的人工合成设备、工艺、性能、应用和质量评定（2）人造金刚石的结构与性能、合成技术、质量评定和应用2、基本要求（1）掌握刚玉晶体、人造金刚石的合成技术、性能和应用（2）了解刚玉晶体（蓝宝石、红宝石）、人造金刚石的人工合成设备和质量评定第九章压电晶体1、教学内容（1）概述：压电晶体的定义、发展、性能、生长方法与设备（2）主要压电晶体：SiO2，LGS，AlGaPO的结构与性能、晶体生长工艺与应用2、基本要求（1）掌握主要压电晶体的性能、生长工艺与应用（2）了解压电晶体的发展、生长方法与设备第十章半导体晶体1、教学内容（1）概述：半导体晶体的定义、发展、性能、生长方法与设备、社会发展中的地位和应用（2）第一、第二代半导体晶体：硅单晶、砷化镓的性能、生长工艺、应用与技术发展（3）第三代半导体晶体碳化硅和氮化镓的性能、生长工艺、应用与技术发展（4）其它半导体材料的结构、性能和应用展望2、基本要求（1）掌握第一、第二代、第三代半导体晶体生长工艺、应用与技术发展（2）了解半导体晶体和其它半导体材料的结构、性能、生长设备、社会发展中的地位和应用第十一章纳米晶体1、教学内容（1）概述：纳米晶体的定义、分类、性能、制备技术与设备（2）主要纳米晶体：钛酸钡、铁酸钴，氧化锌等的制备方法、性能与应用2、基本要求（1）掌握主要纳米晶体的性能、制备技术与应用（2）了解纳米晶体的发展、生长方法与设备三、课程学时分配四、大纲说明1、目前教材为暂定，以后可采用自编教材或更为合适的教材2、由于人工晶体的发展速度很快，讲课内容应结合最新研究成果及时适当调整五、参考书目及学习资料1、晶体生长科学与技术张克从张乐惠主编科学出版社1997年第一版2、非线性光学晶体材料科学张克从王希敏编科学出版社1996年第一版3、光功能晶体侯印春周哲仪颜声辉等编中国计量出版社1991制定人：唐丽永审定人：刘军批准人：杨娟2013年4 月10 日课程简介课程编码：07370910课程名称：人工晶体英文名称：Synthetic Crystals学分：1学时：15 （其中：讲课学时：15 实验学时：0 上机学时：0 ）课程内容：本课程是材料科学与工程各专业的一门选修课程，课程的基本任务是通过课堂教学，使学生了解工程用人工晶体：激光晶体、闪烁晶体、光学晶体、非线性光学晶体与光折变晶体、单晶光纤、磁光晶体与声光晶体、宝石晶体、压电晶体、人造金刚石、半导体晶体和纳米晶体等人工晶体的生长技术、晶体结构、性能、应用与发展等基本知识，掌握不同人工晶体的生长技术、性能和应用，了解人工晶体的研究成果，普及其生长技术与应用技术，拓宽学生知识面，提高学生的综合素质。
人工晶体介绍
人工晶体人工晶体，（Intraocular lens, IOL）。
是一种植入眼内的人工透镜，取代天然晶状体的作用。
第一枚人工晶体是由John Pike,John Holt和Hardold Ridley共同设计的，于1949年11月29日，Ridley医生在伦敦St.Thomas医院为病人植入了首枚人工晶体。
在二战中，人们观察到某些受伤的飞行员眼中有玻璃弹片，却没有引起明显的、持续的炎症反应，于是想到玻璃或者一些高分子有机材料可以在眼内保持稳定，由此发明了人工晶体。
人工晶体的形态，通常是由一个圆形光学部和周边的支撑袢组成，光学部的直径一般在5.5-6mm左右，这是因为，在夜间或暗光下，人的瞳孔会放大，直径可以达到6mm左右，而过大的人工晶体在制造或者手术中都有一定的困难，因此主要生产厂商都使用5.5-6mm的光学部直径。
支撑袢的作用是固定人工晶体，形态就很多了，基本的可以是两个C型的线装支撑袢。
目录• 1 人工晶体的分类• 2 人工晶体的材料的演变与特性• 3 人工晶体度数的计算• 4 人工晶体发展趋势人工晶体的分类1、按照放置位置分类可以分为前房固定型人工晶体、虹膜固定型人工晶体、后房固定型人工晶体。
通常人工晶体最佳的安放位置是在天然晶状体的囊袋内，也就是后房固定型人工晶体的位置，在这里可以比较好的保证人工晶体的位置居中，与周围组织没有摩擦，炎症反应较轻。
但是在某些特殊情况下眼科医师也可能把人工晶体安放在其他的位置，例如，对于校正屈光不正的患者，可以保留其天然晶状体，进行有晶体眼的人工晶体（PIOL）植入；或者是对于手术中出现晶体囊袋破裂等并发症的患者，可以植入前房型人工晶体或者后房型人工晶体缝线固定。
2、按照手术切口大小分类（1）硬质人工晶体一般质地偏硬、无弹性，直径一般为5.5—6毫米，那么要将其植入眼内，就需要一个6毫米的手术切口，切口相对较大、术后反应较重。
（2）可折叠人工晶体随着超声乳化手术的开展与普及，为了把人工晶体自很小切口植入，于1984年人们设计制造了可以折叠或卷曲的晶体，近十年来才得以应用并不断改进。
人工晶体知识点总结图
人工晶体知识点总结图人工晶体是一种人工制造的晶体材料，具有特定的晶体结构和物理特性。
人工晶体在现代科学技术和工业生产中发挥着重要作用，被广泛应用于光学、电子、通讯、医疗和材料科学等领域。
本文将从人工晶体的基本概念、主要分类、制备工艺、应用领域等方面进行知识点总结。
一、人工晶体的基本概念1.晶体的定义晶体是指具有高度有序排列的原子、分子或离子结构的固体材料。
在晶体中，原子、分子或离子按照规则的空间排列，形成周期性的三维结构。
2.人工晶体的概念人工晶体是指在实验室或工业生产过程中通过人工方法制备的晶体材料。
人工晶体可以通过化学合成、晶体生长技术或其他加工工艺来制备，并具有特定的结构和性能特点。
3.人工晶体的特点（1）具有高度有序的结构，原子或分子呈现规则的周期性排列；（2）具有特定的物理、化学性质和机械性能；（3）可以通过人工方法进行精确控制生长和制备。
二、人工晶体的主要分类1.按照化学成分和物理性质划分（1）单晶体：由同一成分的晶体组成，如硅单晶、锗单晶等；（2）复合晶体：由两种或以上成分的晶体组成，如掺杂晶体、合金晶体等。
2.按照晶体结构划分（1）立方晶体：晶体的晶胞结构属于立方晶系；（2）四方晶体：晶体的晶胞结构属于四方晶系；（3）六方晶体：晶体的晶胞结构属于六方晶系；（4）其他晶体：包括各种其他晶体结构类型，如正交晶体、单斜晶体等。
3.按照应用领域划分（1）光学晶体：用于光学器件、激光器件、光学信号处理等领域；（2）电子晶体：用于半导体器件、集成电路、电子元件等领域；（3）通讯晶体：用于通讯设备、雷达系统、微波器件等领域；（4）医疗晶体：用于医学成像、激光治疗、医疗设备等领域；（5）材料科学领域：用于催化剂、能源材料、传感器等领域。
三、人工晶体的制备工艺1.化学合成化学合成是制备人工晶体的基本方法之一，通过溶液、气相或其他化学反应体系来合成并结晶出晶体材料。
2.晶体生长技术晶体生长技术是指通过控制晶体生长条件，使晶种在适当的环境中形成、生长并获得所需形态和尺寸的工艺方法。
人工晶体知识点梳理总结
人工晶体知识点梳理总结引言人工晶体是一种能够替代天然晶体的生物医学材料，被广泛应用于白内障手术等眼科手术中。
随着医学技术的不断发展，人工晶体的种类和功能也在不断提升。
本文将对人工晶体的相关知识点进行梳理和总结，以期让读者对人工晶体有更全面、深入的了解。
一、人工晶体的概念和历史1. 人工晶体的定义人工晶体是一种用于替代天然晶体的人工材料，通常用于白内障手术中，帮助患者恢复视力。
2. 人工晶体的历史人工晶体的历史可以追溯到20世纪50年代，最初使用的人工晶体是由塑料材料制成的。
随着科学技术的不断发展，人工晶体材料得到了不断改进和完善，其功能和效果也得到了显著提升。
二、人工晶体的分类根据材料、结构和功能不同，人工晶体可以分为多种类型，主要包括：1. 传统人工晶体传统人工晶体通常由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等材料制成，具有一定的硬度和稳定性，但对眼睛的创伤较大，且不具备调焦功能。
2. 可调焦人工晶体可调焦人工晶体是一种较新型的人工晶体，其可以根据眼睛的调节机能来调整焦距，使得患者在不同距离下都能获得清晰的视觉效果。
3. 多焦点人工晶体多焦点人工晶体可以同时聚焦远近物体，为患者提供更丰富的视觉体验，减少对眼镜的依赖。
三、人工晶体的材料与制备1. 人工晶体的材料人工晶体的材料非常多样，例如PMMA、丙烷、亚醏醚、二甲基苯乙烯（DMA）等，不同材料具有不同的特性和适用范围。
2. 人工晶体的制备人工晶体的制备过程复杂，一般通过高科技材料制备技术，如光刻、电镀、离子注入等工艺来实现。
四、人工晶体的临床应用人工晶体主要应用于白内障手术，以及一些眼部疾病的治疗。
通过人工晶体的植入，可以使患者恢复正常的视力，并提高生活质量。
五、人工晶体的相关技术和研究进展1. 人工晶体植入技术随着医学技术的发展，人工晶体植入技术不断完善，手术风险和不适感大大降低。
2. 人工晶体材料研究科学家们不断致力于开发新型的人工晶体材料，以改进人工晶体的性能和效果。
爱博诺德人工晶体类型-概述说明以及解释
爱博诺德人工晶体类型-概述说明以及解释1.引言1.1 概述爱博诺德人工晶体是一种先进的光学材料，广泛应用于眼科医学领域。
它具有独特的特性和优势，可以被植入眼睛中以替代天然晶状体。
随着科学技术的不断进步和人们对眼睛健康的关注日益增加，爱博诺德人工晶体作为一种高度可靠和安全的人工替代品受到了广泛的关注和应用。
爱博诺德人工晶体采用了先进的材料技术，具有优秀的生物相容性和光学性能，使其能够更好地满足患者的个性化需求。
与传统的人工晶体相比，爱博诺德人工晶体不仅可以恢复患者的近视或远视功能，还能够同时纠正眼内的散光以及老花眼问题，使患者获得更好的视觉效果和生活质量。
爱博诺德人工晶体类型的研究和发展正在不断推进。
目前，已经有多种类型的爱博诺德人工晶体问世，并且不断有新的类型被引入和应用。
每一种类型的爱博诺德人工晶体都具有独特的特点和适用范围，可以满足不同患者的不同需求。
本文将对爱博诺德人工晶体类型的定义和特点进行详细介绍，同时探讨其在眼科医学领域的广泛应用。
通过对这些内容的深入分析和讨论，旨在帮助读者更好地了解并认识爱博诺德人工晶体，并为其在眼科医学中的应用提供参考和指导。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文将按照以下结构进行介绍和讨论爱博诺德人工晶体的类型。
首先，会对爱博诺德人工晶体类型的定义和特点进行详细的解释和探讨。
然后，会探讨该人工晶体类型在不同领域中的应用。
最后，结论部分将对全文内容进行总结，并展望未来该人工晶体类型的发展方向。
通过上述结构安排，读者可以清晰地了解到爱博诺德人工晶体类型的定义和特点、其在不同领域中的应用以及对未来的展望。
接下来，我们将依次对这几个部分进行详细的介绍。
1.3 目的本文的目的是介绍爱博诺德人工晶体类型的定义、特点以及其在不同领域的应用。
通过对爱博诺德人工晶体类型的深入探讨，我们可以更好地了解这一技术的优势和潜力。
通过对爱博诺德人工晶体类型在医学、光学、电子等领域的应用案例的分析，我们可以看到其在改善人们生活质量、推动科技发展等方面的重要作用。
人工晶体知识点总结高中
人工晶体知识点总结高中人工晶体是指由人造材料制成的晶体结构，具有特定的物理性质和化学性质。
人工晶体广泛应用于光学、电子、材料科学等领域。
本文将从人工晶体的定义、分类、性质、制备和应用等方面进行系统的介绍和总结。
一、人工晶体的定义和分类1. 人工晶体的定义人工晶体是指由化学合成或加工制备而成的具有晶体结构的材料。
它们通常具有良好的光学、电学、热学等性质，可以用于制备各种光学器件、电子器件等。
2. 人工晶体的分类根据人工晶体的组成和结构，可以将其分为无机晶体和有机晶体两大类。
无机晶体是由金属、非金属元素或其化合物组成的，如氧化物晶体、硅晶体等；有机晶体是由有机分子组成的，如聚合物晶体、有机小分子晶体等。
二、人工晶体的性质1. 光学性质人工晶体具有优良的光学性质，包括折射率、色散性、双折射等特点。
人工晶体的光学性质直接影响着其在光学器件中的应用。
2. 电学性质人工晶体在外电场作用下表现出不同的电学性质，如介电常数、电容率、电导率等。
这些性质使得人工晶体可以用于制备电子器件、传感器等。
3. 热学性质人工晶体的热学性质对其在高温环境下的稳定性和应用具有重要影响。
一些特殊的热学性质，如热导率、膨胀系数等，也是人工晶体研究的重点之一。
三、人工晶体的制备1. 化学合成法化学合成法是制备无机晶体的主要方法之一。
它包括溶液法、熔融法、气相法等多种制备技术，可以制备出各种不同组成和形态的晶体材料。
2. 晶体生长法晶体生长法是制备有机晶体的主要方法之一。
它包括溶液结晶法、气相生长法、熔融结晶法等多种制备技术，可以制备出具有高纯度和大尺寸的有机晶体。
3. 板层结构法板层结构法是一种新型的制备人工晶体的方法，它可以制备出具有特殊结构和性能的人工晶体材料。
四、人工晶体的应用1. 光学器件人工晶体在光学器件领域有着广泛的应用，包括激光器、光波导器件、光学滤波器、光学镜片等。
2. 电子器件人工晶体在电子器件领域也有着重要的应用，包括场效应晶体管、电容器、传感器等。
人工晶体（2）
人工晶体（2）人工晶体种类人工晶体（IOL）：是一种植入眼内的人工透镜，取代天然晶状体的作用。
人工晶体的形态，通常是由一个圆形光学部和周边的支撑袢组成光学部的直径一般在5.5-6.0mm左右原因：在夜间或暗光下，人的瞳孔会放大，直径可以达到6mm左右，而过大的人工晶体在制造或者手术中都有一定困难。
支撑袢的作用是固定人工晶体，形态多样，基本的可以是两个C 型的线装支撑袢人工晶体按照硬度区分可以分为硬质人工晶体（非折叠式人工晶体）软性人工晶体（折叠式人工晶体）分类对比折叠式：其晶体由于材料是软性的，故手术中用显微器械将其折叠以缩小其面积后，可以通过更小的手术切口植入到眼内。
非折叠式：其晶体有序材料是硬性的，手术中不能将其折叠缩小故手术切口相对较大。
小切口优势：手术切口越小，恢复快越快，术后的反应也越轻，术后术源性散光越少。
特殊人工晶体简介：边缘和表面形态设计（方形边缘人工晶体）：人工晶体的边缘和表面形态设计，近年来对后发障的研究肯定了方形边缘设计的人工晶体能抑制晶状体上皮细胞有周边囊膜向视轴中心生长，从而抑制后发障，故人工晶体的方形锐缘有屏障作用。
最近研究发现方形边缘设计、相对扁平的前表面、高折光指数是加重术后眩光等不良光学现象的主要原因。
为解决方形边缘在光学上的缺陷，各公司推出各种新型材料和设计的人工晶体，博士伦公司的Akreos采用低折光指数的新水性丙烯酸酯结合等凸的表面设计，希望使方形边缘带来的眩光现象减少。
AMO公司的Sanser型人工晶体，在后光学边缘直角边设计的基础上，将光学边缘设计为圆钝形，从而起到减少眩光的作用。
（具体效果待观察）非球面人工晶体：球面像差是植入球面人工晶体后，影响白内障术后患者功能性视觉的主要原因，各种非球面人工晶体设计目的均是为了消除人眼的球差，以提高光学质量，获得良好的视网膜图像。
博士伦非球面人工晶体本身采用双面非球面零像差设计，有均一的屈光力，因此成像质量受人工晶体位置影响小，同时角膜的形状及瞳孔的大小对该种人工晶体眼的像差影响也较小。
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红宝石激光晶体
• 吸收紫蓝光和黄绿光， 峰值波长在0.41μm附近 的称为蓝带;峰值波长在 0.55μm附近的称为绿带。 • 这两个吸收谱带,吸收带 宽均约0.1um左右，比较 宽。 • 在入射光的振动方向与 晶体光轴C相垂直或平行 这两种情况下,其吸收曲 线略有差别。
红宝石激光晶体能级图
无辐射快速跃迁
第七章 人工晶体-2
1
EXIT
激光晶体
激光晶体是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。是晶体激光器的 工作物质。 激光晶体由发光中心和基质晶体两部分组成。 大部分激光晶体的发光中心由激活离子构成， 激活离子部分取代基质晶体中的阳离子形成掺 杂型激光晶体。激活离子成为基质晶体组分的 一部分时，则构成自激活激光晶体。
• 最早实现激光输出的是：红 宝石(Al2O3：Cr3+)激光器。 • 第一台激光器为梅曼1960年 发明，激光波长693.4nm，其 中用红宝石直径1cm，长2cm， 端面镀银，其中一面留有小 孔，以通用公司用于航空拍 摄的螺旋形闪光灯激发。
红宝石激光晶体
红宝石激光晶体为掺铬Cr的Al2O3 其中基质材料——Al2O3 刚玉 激活离子—— Cr3+离子 （Cr2O3重量比 0.05%） 红宝石的光谱特性主要取决于Cr3+，外 层电子为3d3。
常用激光晶体
按组成分类有： 1.掺杂型激光晶体：在基质晶体中掺入激活离子，以它作为 “发光中心”。它可决定激光发射的波长，基质晶体作为“载 体”，为其提供合适的“晶格场”。 常用的激活离子：a、过渡金属离子：(Cr3+) b、二、三价稀土离子：Nd3+、Dy2+ C、锕系离子：U3+ 输 出 波 长：紫外(～0.17ｕm)--中红外(～5.15ｕm) 如：红宝石(A1203：Cr3+) 钛宝石(A1203：Ti3+) 掺钕钇铝石榴石(YAG：Nd3+)
激光产生的原理
激光在产生过程中始终伴随着以下三种状态： a. 受激吸收（简称吸收）：处于较低能级的粒子在受到外界的激发，吸收了能量 时，跃迁到与此能量相对应的较高能级。
E2 入射光子 E2
E1
受激吸收跃迁
E1
b.自发辐射：粒子受到激发而进入的激发态，不是粒子的稳定状态，如存在着可 以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率，自发地从高能 级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子。 E2 E1 E2 E1 自发辐射跃迁 自发辐射光子
常用激光晶体
掺钕的钇铝石榴石（Y3Al3O12简称Nd：
YAG）出现于70年代，它的的出现使得固 体激光器真正开始大力发展，并实现商业 化。该晶体属立方晶系、各向同性，有热 导率高、易获得大尺寸高质量晶体、机械 性能良好等优点，因而成为当前科研、工 业、医学和军事应用中最重要的固体激光 器。 在这种晶体中掺入不同激活离子可以获得 不同波长和特点的激光；通过非线性晶体 的变频，又使激光器的波段进一步扩展。
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常用激光晶体
2.自激活激光晶体：这种晶体的激发离子就是晶体 本身的组成之一。可用来制作高效率、低阀值、小 功率的微型激光器。 如:a.四磷酸锂(LiP4012) b.五磷酸钕(NdP504) c.四硼酸铝[Al(B03)4] d.钨酸钕钠[NaNd5(W04)4]
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常用激光晶体按发出激光波长范 Nhomakorabea分有：【1】发射单一频率的激光晶体(固定频率)： 如：YAG：Nd3+(1.06ｕm).A1203：Cr3+(6943Å) 【2】发射波长在一定范围内连续可调的晶体： 如：A1203：Ti3+ (0．66-1.07ｕm) 用途：因其具有高方向性，高单色性，高相干性等特点，而 广为应用。 如： A：工业：材料加工(打孔、焊接、切割)。 B：自然科学：激光光谱学、研究物质结构、固体物理、 电视、雷达。 C：医疗：眼科、外科、防治肿瘤。 D：军事：激光测距、激光制导、激光炮、激光枪等。
晶体腔：工作物质，谐振腔，激发源 • 工作物质：使受激辐射成为介质中的主导过程，必要条件是在介 质中造成离子数反转分布，即使介质激活。例如：掺钕钇铝石榴 石（Nd:YAG）YAG激光晶体。 • 谐振腔：加强介质中的受激辐射，通常由两块与工作介质轴线垂 直的平面或凹球面反射镜构成。工作介质实现了粒子数反转后就 能产生光放大。谐振腔的作用是选择频率一定、方向一致的光作 最优先的放大，把其它频率和方向的光加以抑制。 • 激发源：要是工作物质成为激活态，需要外界激励作用。一般有 光泵式，电激励式，化学式。
电源
光源泵
工作介质（YAG晶体）
激光束
全反射镜
半反射镜
工作物 质
全反射 镜
部分反射镜 激励能 源
激光的产生过程可归纳为 ： 粒 工 子 作 外界激 数 物 励 反 质 转
偶 然 的 自 发 辐 射
其 它 光 粒 子 子 放 的 光学谐振 大 受 腔 及 激 振 辐 荡 射
激 光 产 生
红宝石激光晶体
吸收带
亚稳态：3ms
激光跃迁
基态
红宝石激光晶体
• 优点: 机械强度高,能承受很高的激光功率密度; • 容易生长成较大尺寸; • 红宝石激光器输出的红光(0.6943um),不仅能为 人眼可见,而且很容易被探测接收(目前大多数光电元 件对红光的感应灵敏度较高)。 • 亚稳态寿命长,储能大,可得到大能量输出，单 级调Q器件很容易得到几十兆瓦的峰值功率输出 (脉冲 输出）。 • 缺点：阈值高(三能级) • 温度敏感，不适合连续工作。
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常用激光晶体
钛宝石晶体:有的激光晶体发射激 光的波长是可以由人们调节的,我 们称之为可调谐激光晶体。其典型 代表为掺钛蓝宝石(Ti：Al2O3)晶
体，它是掺有三价钛离子的氧化铝
单晶，呈红色，属六角晶系。其物 理化学性质与红宝石相似，稳定性
好，热导率为Nd：YAG的3倍，熔点
高(2050 ℃)，硬度大(9级)，折射 率为1.76。
c. 受激辐射（激光）: 当频率为=ν（E2-E1）/h的光子入射时，会引发粒子以一定 的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振 态以及传播方向都相同的光子。
E2 E1 入射光 子
E2 E1 受激辐射跃迁
受激辐射光 子 入射光 子
粒子数反转:要想使受激辐射占优势，必须使处在高能级E2的粒子数大于处在 低能级E1的粒子数，这种分布正好与平衡态时的粒子分布相反，称为粒子数反转 分布，简称粒子数反转，实现粒子数反转是产生激光的必要条件。