纳米粉体制备yblt3gt掺杂氧化镧钇透明激光陶瓷及其发光性能的研究

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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。然而，其熔点高达2430℃，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。近来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。Y203透明陶瓷的热导率是YAG的两倍，且热膨胀系数相近，采用纳米技术以后，其烧结温度从2100℃降至1700℃。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、高效率激光介质

2、的优良基质材料。本文以Yb3+掺杂氧化镧钇透明陶瓷为研究对象，采用商业纳米粉体并结合传统陶瓷制备工艺，在无压还原气氛下制备出透明性良好的掺Yb3+氧化镧钇透明激光陶瓷，研究了掺Yb3+氧化镧钇透明陶瓷的显微结构、光谱性能以及其激光性能。Yb3+掺杂的氧化镧钇透明陶瓷结构致密，晶界清晰，不存在第二相，随着烧结温度、保温时间和La含量的增加，气孔被逐渐排除，透明陶瓷的透过率显著提高，特别是La含量为lOat％，透明陶瓷样品的直线透过率高达81％。在1100。C煅烧的(Ybo．05Lao．05Yo．90)203纳米粉体的合作上转换发光峰位于498nm处，与文献报道

3、的结果一致，而实验没有测得900℃以下样品的上转换发光，除纳米尺寸效应外，这还与煅烧温度高，结晶度高，发光增强密切相关；此外，同组分透明陶瓷的上转换发光也没有测得，其原因是透明陶瓷晶粒尺寸达到微米级，且掺入La3+离子后，引起Y203晶格常数增大，Yb”离子间的距离变大，难以形成Yb3+离子对发光，这与微米粉制备(Ybo．05LayYo．85．y)203透明陶瓷(y=O．O和O．08)的结果一致。但La3+的浓度大于12at％时，合作上转换发光又出现且发光强度随着La3+掺杂浓度的增加而变强；随着Yb3+含量的增加，上转换发光强度先增大而后下降，特别15at

4、％Yb掺杂时，其发光强度明显下降：Yb3+掺杂的氧化镧钇透明陶瓷合作上转换发光峰位于490nm处，与卷积公式计算的有所差异。掺入La3+离子以后，引起(Ybo．osYo．95-yLay)203透明陶瓷吸收截面、发射峰截面略有下降，但其荧光寿命显著提高，这非常有利于提高激光输出功率，波长948nm处的吸收截面与1075nm处的发射截面分别为O．70～O．72x10"20cm2和V上海大学硕士学位论文O．52--0．68x10‘20till2；(Ybo．05Lao．05Yo．90)203透明陶瓷样品激光性能参数与5at％Yb：YAG晶体相差不大，表明Yb3+掺杂

5、氧化镧钇透明陶瓷是一种良好的激光材料。制备了高光学质量的mo．05Lao．10Yo．85h03多晶透明陶瓷，采用端面泵浦，当输出镜透过率为9％时，获得了波长为1080rim、最大功率为500roW的连续激光输出，斜率效率13％，首次在国际上实现了掺n3+氧化镧钇透明陶瓷的激光输出。关键词：Yb3+掺杂氧化镧钇，透明激光陶瓷，光谱性能，激光性能Vl上海大学硕士学位论文ABSTRACTCubicY203singlecrystalisapromisingsolid-statelasermaterialbecauseofitsseveralfavorableprop

6、erties，suchasstability,opticalclarityOVerabroadspectralregionandhigllthermalconductivity．Itis，however,extremelydifficulttofabricatehigllqualityY203singlecrystalbecauseofitshighmeltingp0缸(一24300C)andthepolymorphicphasetransformationatabout22800C．Withthedevelopmentoftransparentcerami

7、csfabricationtechnology,activerareearthionsdopedY203transparentceramichasreceivedconsiderableattentions．ThethermalconductivityofY203istwiceaslargeasthatofYAG，andtheirthermalexpansioncoefficientsareverysimilar．ThesinteringtemperatureofY203transparentceramicsfabricatedbynanotechnolog

8、yandvacuumsinteringmethodi