纳米粉制备掺ndlt3gt氧化镧钇透明陶瓷工艺及其性能表征

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1、上海大学硕士学位论文摘要立方相的Y203晶体具有稳定性好、光学透明区域宽、热导率高等优点，是一种非常有前景的固体激光材料。但由于其熔点高达2430℃+30℃，且在2280℃附近存在相变，因此用常规的方法很难生长出大尺寸、高光学质量的单晶，从而限制了它的应用。最近随着透明陶瓷制备技术的发展，稀土离子掺杂的Y203透明激光陶瓷引起了人们的广泛注意。采用纳米粉体技术和真空烧结工艺使Y203基透明陶瓷的烧结温度比其熔点降低了约700"0，并使其光学质量得到了很大的提高。目前多种稀土离子掺杂的Y203透明陶瓷都已经成功实现了激光输出，研究证明Y203透明陶瓷是高功率、

2、高效率激光介质的优良基质材料。本文以Nd3+：Y1．9Lao．103透明陶瓷为研究对象。添))ILa203以后，氧化镧钇透明陶瓷的烧结温度可降至1400"C～1700。C。和Nd：Y203透明陶瓷相比，掺Nd3+的氧化镧钇透明陶瓷具有更好的烧结性能和光谱性能，因此进一步研究其光谱性能以尽快实现LD泵浦条件下激光输出具有重要的意义。本文首次采用商业纳米粉制备了透明性良好的Nd”：Y1．9Lao．i03透明陶瓷，研究了烧结温度、保温时间对Nd3+：Y1．9Lao．103透明陶瓷的显微结构和光学性能的影响；同时采用Judd．．felt理论计算了Nd”：Y1．9La

3、o．103透明陶瓷的J．O参数并研究了La203的掺杂对其光谱性能的影响；最后初步探讨了体视学方法在Nd3+：Y1．9Lao．103透明陶瓷性能表征中的应用。实验结果表明：提高烧结温度和延长保温时间均能有效改善Nd：Y1．9Lao．103透明陶瓷的显微结构和光学性能。但烧结温度过高或保温时间过长都会使少量晶粒过分长大，不利于气孔的排除，从而导致样品的透过率下降。当烧结温度为1650℃，保温时间为50h时，样品中几乎不存在气孔，且晶粒尺寸均匀，透过率最高，接近80％。La203的添加使Y1．9Lao．103结构中出现多组不同的发光中心，多发光中心既能使Nd：Y

4、1．9‰．103透明陶瓷的吸收和发射带展宽，又不会降低其吸收和发射截面。宽的吸收带可以大大降低对泵浦带宽的要求，并有利于陶瓷对泵浦光的吸收和实现激光器件的小型化；宽的发射带则有利于实现可调谐激光输出。La203的添加改变了基质中Nd3+周围格位环境的对称性和极化程度，导致V上海大学硕士学位论文了基质参数Q2增大和光谱品质因子‰减小。小的光谱品质因子有利于高效率激光输出的实现。此外，Nd：Y1．9Lao．103透明陶瓷的量子效率和荧光寿命与Nd：Y203透明陶瓷相当。因此Nd：YI．9Lao．103透明陶瓷是一种很有前景的高效率、高功率的激光增益介质。最后本文

5、还把体视学方法运用于Nd：Y1．9Lao．103透明陶瓷的性能表征，运用体视学方法可以由组织截面二维的测量值来构筑陶瓷三维结构信息。通过实际的体视学主要参数的计算，成功预测了Nd：Y1．9Lao．103透明陶瓷的透过率的相对高低。关键词：Nd3+：Y1．9La0．103，纳米粉，透明激光陶瓷，显微结构，光谱性能，Judd．Ofelt理论，体视学VI上海大学硕士学位论文ABSTRACTCubicY203singlecrystalisapromisingsolid-statelasermaterialduetoitsseveralfavorablepropert

6、ies，suchasstability,opticalclarityoverabroadspectralregionandhi曲thermalconductivity．Butitisextremelydifficulttogrowlarge-sizehi曲-qualityY203singlecrystalbecauseofitsveryhighmeltingtemperature(---24300C)andstmcturalphasetransitionatabout22800C．Recentlywimthedevelopmentoffabricationt

7、echnologyoftransparentceramics，Y203transparentceramicsdopedwimrare—earthionshasattractedconsiderableattentions．ThetransparentY203ceramicshasbeenfabricatedwiththenanocrystallinetechnologyandvacuumsinteringmethod，andthesinteringtemperatureisabout700。Clowerthanitsmeltingtemperature．An

8、ditsopticalqualityhasbeeni