鐳射是一種新型光源，它具有很好的單色性、方向性和相干性，並且可以達到很高的亮度。與雷射技術相應發展起來的各種晶體，如非線性晶體，能對雷射光束進行調頻、調幅、調偏及調相作用；能修正傳輸過程中鐳射圖像的畸變；熱電探測晶體能靈敏地探測到紅外光等。這些特性使鐳射很快就應用到工、農、醫和國防部門。

鐳射與稀土鐳射材料是同時誕生的。到目前為止，大約90%的鐳射材料都涉及到稀土。自從1960年在紅寶石中出現鐳射以來，同年就發現用摻釤的氟化鈣(CaF2:Sm2+)可輸出脈衝鐳射。1961年首先使用摻釹的矽酸鹽玻璃獲得脈衝鐳射，從此開闢了具有廣泛用途的稀土玻璃雷射器的研究。1962年首先使用CaWO4:Nd3+晶體輸出連續鐳射，1963年首先研製稀土螯合物液體鐳射材料，使用摻銪的苯醯丙酮的醇溶液獲得脈衝鐳射，1964年找出了室溫下可輸出連續鐳射的摻釹的釔鋁石榴石晶體（Y3Al5O12:Nd3+），它已成為目前獲得了廣泛應用的固體鐳射材料，1973年首次實現銪-氦的稀土金屬蒸氣的鐳射振盪。由此可見，在短短的十多年裏，稀土的固態、液態和氣態都實現了受激發射。在鐳射工作物質中，稀土已成為一族很重要的元素。這都與它具有特殊的電子組態、眾多可利用的能級和光譜特性有關。

稀土鐳射材料可分為：固體、液體和氣體三大類。但後兩大類由於其性能、種類和用途等遠不如固體材料。所以一般說稀土鐳射材料通常是指固體鐳射材料。固體材料分為晶體、玻璃和光纖鐳射材料，而鐳射晶體又占主導地位。

稀土材料是鐳射系統的心臟，是雷射技術的基礎，由鐳射而發展起來的光電子技術，不僅廣泛用於軍事，而且在國民經濟許多領域，如光通訊、醫療、材料加工（切割、焊接、打孔、熱處理等）、資訊儲存、科研、檢測和防偽等方面獲得廣泛應用，形成新產業。在軍事上，稀土鐳射材料廣泛應用於鐳射測距、制導、跟蹤、雷達、鐳射武器和光電子對抗、遙測、精密定位及光通訊等方面。提高和改變各軍種和兵種的作戰能力和方式，在戰術進攻和防禦中起重大作用。高功率鐳射材料可裝備鐳射致盲武器，以及光電對抗等武器。光發射二極體（LED）泵浦的鐳射晶體製成的雷射器輸出光束品質好，非線性移頻效率高，可把毫瓦級的鐳射移頻到藍光、綠光和紅光區，用於光存貯、顯示、遙感、雷達和科研等。


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我國稀土資源非常豐富，產量居世界第二位。目前世界用於陶瓷、玻璃工業中的稀土元素，是指位於元素週期表中第三族、第六週期中的鑭系元素，也包括性質相似的鈧和釓在內各種元素的合稱。稀土元素的化學活性很強，能生成極為穩定的氧化物、鹵化物、硫化物等。在較低的溫度下，它又能與氫、氮、磷、碳及其它元素作用生成各種化合物。稀土元素的氧化物是呈各種粉狀物質，經高溫煆燒，不溶于水，難溶於酸，是優良的釉用原料。

稀土元素的電子層結構特殊，由於外層電子的遮罩作用，使稀土元素的離子或溶解於氧化物中的稀土，都能顯示各自的顏色。另外，稀土元素的電子層多而複雜，電子受光激發後，增加跳躍的電子。所以，稀土元素的光譜線就長於過硫金屬元素的光譜線，電子能級和譜線都比其他元素更多種多樣化。它們可以吸收或發射從紫外光、可見光到紅外光區域的各種波長電磁輻射。因此，稀土元素呈色多姿多彩，且顏色純淨，光透性強，有些元素還有變色效應，可作為陶瓷釉料中的變色劑。

稀土元素的陶瓷上的應用，主要就是利用了稀土獨特的光學性能，來作為著色或助色原料。

陶瓷上使用稀土的歷史，最早可追溯到我國的龍泉青瓷。龍泉青瓷原料中使用的紫金土中，就含有微量的鑭、鐿、釓等稀土元素，由於鑭、鐿、釓和銅、鐵、鈷等離子進行組合，出現了新的吸收光譜，因而獲得了晶瑩潤澤、表翠如玉的釉色，達到青瓷歷史上的最高水準。

稀土中的鐠最早應用於玻璃、陶瓷製品中。它在陶瓷中是一種穩定純正、著色力強的釉用原料。它在還原中燒成，呈無色；在氧化中燒成，呈鮮豔的向陽黃，即鐠黃。氧化鐠還可與五氧化二鋇配置成豔麗明快的蘋果綠，稱為鐠綠，鐠綠混合著色為灰色，再加入硒化鋅為淡紫色；鐠綠混合加入少量鈷，使釉色呈鮮豔的亮灰色。

稀土中鑭在瓷釉中呈白色，可使釉面晶瑩光澤，起到光澤劑的作用；鈰在瓷釉中呈黃色，鈰還可製成白度很高、遮蓋力強的陶瓷乳濁劑，遮蓋能力優於鋅、鋯等乳濁劑，使釉面光澤瑩潤，還能減少龜裂；鈰鈦的系列顏料，不僅呈現黃色系列，還可與其他色素配合得到綠、琥珀、灰等顏色；稀土中的釤在陶瓷釉料中，可作黑釉的助色劑。

在陶瓷釉料中引入稀土中的釹元素，可使產品具有變色效應，在不同光源在照射下，使產品呈赤、橙、黃、綠、青、藍、紫六種變換的顏色。如在結晶釉中引入變色劑釹，可使結晶花更具迷人效果。稀土中的鉺也變色效應，而且比釹混合作用，由於著色離子色調的加合作用，會有更多的可變色調，使變色效果愈趨豐富。總之，稀土在陶瓷中的應用研究，在我國萬興未艾，應用前景非常廣闊，但尚有諸多課題，有待進一步深入而加以利用。


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釤礦，釤以及接著發現的釓、鐠、釹都是從當時被認為是一種稀土元素的didymium中分離出來的。由於它們的發現，didymium不再被保留。而正是它們的發現打開了發現稀土元素的第三道大門，是發現稀土元素的第三階段。但這僅是完成了第三階段的一半工作。確切的說應該是打開了鈰的大門或完成了鈰的分離，另一半就將是打開釔的大門或是完成釔的分離。


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稀土離子獨特的外層電子結構，使得其在形成有機或無機化合物後，容易吸收近紫外光的激發，因而發射出相應於中心離子的可見螢光發射。稀土轉光膜，是利用有機配體對紫外光的高吸收，稀土離子的高發光效率，並把稀土有機配合物分散到現有的多功能農膜中研製而成的，具有螢光轉換發光功能的農用高分子材料。稀土轉光膜可以將太陽光中對作物生長不利的紫外光的絕大部分轉變為植物光合作用能直接利用的紅橙光，通過改進作物的光照品質，進而提高作物體內的葉綠素含量。因此，與普通膜相比，能明顯的提高農作物的光合作用強度、提高地溫和棚溫、降低作物病情指數和果實中硝酸鹽含量、加快生育過程、提高作物產量7%～48%、增加果實中維生素C、胡蘿蔔素和可溶性糖的含量。

中國目前已成為世界最大的農膜市場，據國家統計部門統計，我國每年約需使用100多萬噸農膜，其中農用地膜平均年用量已超過30萬噸。據有關部門預測，到2002年我國農膜的使用面積已從占耕地面積總數的4.7%提高到6%。由於我國很多地區將大幅度調整農業種植結構，經濟類作物種植面積增加，糧食作物大面積減少，而大多數經濟類作物需由農膜育苗，多功能農膜比以往有望增長20%左右，普通膜需求量則將下降15%左右，其中多功能溫室棚膜的應用比例將提高30%以上。稀土轉光膜是在多功能農膜的基礎之上，又增加了轉光的功能，可廣泛地應用於農業，發展潛力巨大。

轉光材料在工業、醫藥學及其它高技術領域也有廣闊的發展前景。隨著地球上空臭氧層逐漸稀薄，南極上空臭氧空洞逐漸擴大，人們對紫外線的輻射日益關切。轉光技術應用于玻璃、陽光板、紡織纖維中，可以有效吸收並轉換日光中紫外線，改善光照條件，減少紫外線的輻射。此外，稀土轉光材料還可以用在化學分析、顯示器件、稀土生物大分子螢光探針和稀土生物分子的螢光標記等方面。因此，稀土轉光材料具有廣闊的市場潛力和巨大的社會經濟效益。


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