Yttrium-Aluminium-Granat (YAG)
YAG
Yttrium Aluminium Garnet (Y3Al5O12 oder YAG) ist eine synthetisch hergestellte kristalline Verbindung mit einem guten Transmissionsverhalten im Wellenlängenbereich zwischen 0,25 µm und 5 µm. Das Material eignet sich zur Verwendung in IR- und UV-Optiken. Die mechanische und chemische Stabilität ähnelt der von Saphir. Allerdings weist YAG im Gegensatz zu Saphir keine Doppelbrechung auf und ist in der Verarbeitung einfacher als Saphir. YAG weist keine Absorptionslinien im Bereich von 2‐3 µm auf, wo Gläser aufgrund der starken Bindung von Wassermolekülen typischerweise zu einer hohen Absorption neigen.
YAG wird aufgrund seiner hohen Festigkeit und weiterer Eigenschaften wie der hohen Laserzerstörschwelle (LDT-laser damage threshold), eines hohen Brechungsindex, guter Wärmeleitfähigkeit sowie keiner Absorption im Bereich von 2-3 µm häufig in Hochtemperatur- industriellen, medizinischen und wissenschaftlichen Anwendungen eingesetzt. Yttrium Aluminium Granate werden mittels Czochralski-Methode oder horizontal gezüchtet.
Undotierte YAG-Einkristalle können auf Laserqualität poliert werden und eignen sich daher als Substrat für optische Komponenten wie Lichtleiter, Prismen, Spiegel und Fenster für Endoskope. Darüber hinaus werden in Hochleistungslasern dotierte YAG-Laserkristalle zum verbesserten Wärmetransport mit undotierten YAG-Substraten gebondet.
Optical and spectral properties | |
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Transmission range in µm (minimum 10%) | 0,18‐6,4
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Transmission range in µm (minimum 50%) | 0,2‐6,2 |
Refractive index @633nm | 1,829
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Reflection losses in % at 1 surface @3µm | 7,9
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dN/dT in 1/K | 5 · 10-6
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Physical properties | |
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Density in g/cm3 | 4,56
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Melting point in °C | 1950
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Specific heat capacity in J/(kg · K) | 628
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Thermal conductivity in W/(m · K) | 13,1
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Thermal expansion in 1/K | 7,8 · 10-6 (111) 7,9 · 10-6 (110) 8,2 · 10-6(100) |
Dielectric constant | 7,75
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Solubility in water in g/100g | insoluble |
Mohs hardness | 8‐8,5 |
Knoop hardness in kg/mm² | 1350 <100> |
Material type | single crystalline, synthetic
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Crystal type | cubic |
Crystal structure | m3m
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Lattice constant in Å | a = 10
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Elastic coefficient in GPa | C11 = 333 C12 = 111 C44 = 114 |
Young's Modulus (E) in Gpa | 280
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Shear Modulus (G) in GPa | 113 |
Bulk Modulus (K) in GPa | 180 |
Rupture Modulus in MPa | 150
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Elastizitätsgrenze in MPa | 280
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Poisson's ratio | 0,17 |
Spectral properties | |
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sample thickness: 1 mm |