Yttrium Aluminium Granat (YAG)

Material
YAG

 

Yttrium Aluminium Granat (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.

Eigenschaften
Optische Eigenschaften
Transmissionsbereich in µm (Minimum 10%)
0,18‐6,4
Transmissionsbereich in µm (Minimum 50%)
0,2‐6,2
Brechungsindex @633nm
1,829
Reflexionsverluste in % an 1 Oberfläche @3µm
7,9
dN/dT in 1/K
5 · 10-6
Physikalische Eigenschaften
Dichte in g/cm3
4,56
Schmelzpunkt in °C
1950
Spezifische Wärmekapazität in J/(kg · K)
628
Thermische Leitfähigkeit in W/(m · K)
13,1
Thermische Ausdehnung in 1/K
7,8 · 10-6 (111)

7,9 · 10-6 (110)

8,2 · 10-6(100)

Dielektische Konstante
7,75
Wasserlöslichkeit in g/100g
unlöslich
Mohs-Härte
8‐8,5
Knoop-Härte in kg/mm²
1350 <100>
Materialtyp
Einkristall, synthetisch
Kristalltyp
kubisch
Kristallstruktur
m3m
Gitterkonstante in Å
a = 10
Elastizitätskonstanten in GPa
C11 = 333

C12 = 111

C44 = 114

Elastizitätsmodul (E) in GPa
280
Schubmodul (G) in GPa
113
Kompressionsmodul (K) in GPa
180
Biegefestigkeit in MPa
150
Elastizitätsgrenze in MPa
280
Poissonzahl
0,17
Spektrale Eigenschaften
Probendicke: 1 mm