Lanthangalliumsilikat (La₃Ga₅SiO₁₄, LGS) Kristall gehört zum dreigliedrigen Kristallsystem, Punktgruppe 32, Raumgruppe P₃₂₁ (Nr.150). LGS hat viele Effekte wie piezoelektrische, elektrooptische, optische Rotation und kann durch Dotierung auch als Lasermaterial verwendet werden. 1982 kam Kaminskyet al. berichteten über das Wachstum von dotierten LGS-Kristallen. Im Jahr 2000 wurden LGS-Kristalle mit einem Durchmesser von 3 Zoll und einer Länge von 90 mm von Uda und Buzanov entwickelt.

LGS-Kristall ist ein ausgezeichnetes piezoelektrisches Material mit einem Schneidtyp mit einem Temperaturkoeffizienten von Null. Im Gegensatz zu piezoelektrischen Anwendungen erfordern elektrooptische Q-Switching-Anwendungen jedoch eine höhere Kristallqualität. Im Jahr 2003, Konget al. züchtete erfolgreich LGS-Kristalle ohne offensichtliche makroskopische Defekte unter Verwendung der Czochralski-Methode und stellte fest, dass die Wachstumsatmosphäre die Farbe der Kristalle beeinflusst. Sie erwarben farblose und graue LGS-Kristalle und machten LGS zu einem EO-Q-Switch mit einer Größe von 6,12 mm × 6,12 mm × 40,3 mm. Im Jahr 2015 züchtete eine Forschungsgruppe der Shandong University erfolgreich LGS-Kristalle mit einem Durchmesser von 50 bis 55 mm, einer Länge von 95 mm und einem Gewicht von 1100 g ohne offensichtliche Makrodefekte.

Im Jahr 2003 ließ die oben erwähnte Forschungsgruppe der Shandong University den Laserstrahl zweimal durch den LGS-Kristall passieren und fügte eine Viertelwellenplatte ein, um dem optischen Rotationseffekt entgegenzuwirken, und realisierte so die Anwendung des optischen Rotationseffekts des LGS-Kristalls. Der erste LGS EO Q-Switch wurde daraufhin hergestellt und erfolgreich in Lasersystemen eingesetzt.

Im Jahr 2012, Wang et al. stellten einen elektrooptischen LGS-Q-Schalter mit einer Größe von 7 mm × 7 mm × 45 mm her und realisierten die Leistung eines 2,09 μm gepulsten Laserstrahls (520 mJ) im blitzlampengepumpten Cr,Tm,Ho:YAG-Lasersystem . Im Jahr 2013 wurde im blitzlampengepumpten Cr,Er:YSGG-Laser eine gepulste Laserstrahlleistung von 2,79 μm (216 mJ) mit einer Pulsbreite von 14,36 ns erreicht. Im Jahr 2016, Maet al. verwendeten einen 5 mm × 5 mm × 25 mm LGS EO Q-Schalter in einem Nd:LuVO4-Lasersystem, um eine Wiederholrate von 200 kHz zu realisieren, was die höchste Wiederholrate des LGS EO Q-switched Lasersystems ist, die derzeit öffentlich bekannt ist.

Als EO-Qualitätsschaltmaterial hat LGS-Kristall eine gute Temperaturstabilität und eine hohe Schadensschwelle und kann mit hoher Wiederholungsfrequenz arbeiten. Es gibt jedoch mehrere Probleme: (1) Das Rohmaterial des LGS-Kristalls ist teuer, und es gibt keinen Durchbruch beim Ersetzen von Gallium durch billigeres Aluminium; (2) Der EO-Koeffizient von LGS ist relativ klein. Um die Betriebsspannung unter der Voraussetzung einer ausreichenden Apertur zu reduzieren, muss die Kristalllänge der Vorrichtung linear erhöht werden, was nicht nur die Kosten erhöht, sondern auch die Einfügungsdämpfung erhöht.

LGS Kristall – WISOPTIC TECHNOLOGY