掺yblt3gt氧化镧钇透明激光陶瓷的制备及其光谱性能研究

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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，很早以前就被认为是一种非常有前景的固体激光材料。然而，由于其熔点高达2430℃士30℃，且在约2280℃附近存在相变，因此用常规的方法很难生长出大尺寸和高光学质量的单晶，从而限制了它的应用。最近由于透明陶瓷技术的发展，尤其是透明YAG陶瓷在大功率激光输出方面取得成功，使得Yb：Y203透明陶瓷激光介质引起了广泛注意。由于Yb：Y203透明陶瓷的热导率几乎是YAG的两倍，且热膨胀系数相近，同时其还具有宽的发射带宽，因此，若在透明陶瓷的制备工艺方面取得突破

2、的话，则有望将该类材料应用于高功率激光和高强超短脉冲激光输出领域。本文以Yb：Y203透明陶瓷为研究对象，采用传统陶瓷制备工艺，在无压还原气氛下制备出透明性良好的掺La203的1n：Y203透明激光陶瓷，研究了烧结温度，保温时间以及Yb203、La203等添加剂对Y203透明陶瓷的显微结构和光学性能的影响；研究了掺Yb”氧化镧钇透明激光陶瓷的光谱性能，以及La203对Yb：Y203透明激光陶瓷光谱性能的影响。结果表明：添加La203能显著改善Yb：Y203透明陶瓷的烧结性能，La203是Yb：Y203透明陶瓷的有效添加剂。当La203的添加

3、量从O增加到16at．％时，烧结温度从1750℃几乎呈线性降低为1350℃，且光学性能良好，在烧结温度为1350℃，保温时间为30h的条件下，样品Yb005：Y2山L82如3＆=o．16)在300．2500nm波长范围内的全透过率均大于80％，最大值为83％。在短波长范围内，样品的直线透过率较低，主要原因是在目前的制备工艺和烧结条件下，陶瓷材料中仍有一定的结构不均匀性，如存在气孔，杂相以及各种结构缺陷，由于它们的折射率不同于主晶相，引起光的反射和散射，降低陶瓷的光学均匀性，导致材料的透过率下降。在对掺Yb3+氧化镧钇透明陶瓷光谱性能的研究中

4、发现，掺Yb3+氧化镧钇透明多晶陶瓷具有宽的吸收和发射光谱，大的吸收和发射截面以及长的荧光寿命。V上海大学硕士学位论文样品的吸收系数随着Yb”掺杂浓度的增加而增大，最强吸收峰974m处的吸收截面为O．90～1．12×lO。o锄2；主发射峰1032m和1075m波长处的发射截面分别为1．05×10。20锄2和O．87×lO。20锄2；Yb3+掺杂浓度为5at．％时荧光寿命为1．38ms，并随Yb3+掺杂浓度的增加而下降。当Yb3+掺杂浓度超过10at．％时，样品中存在严重的浓度猝灭。产生浓度猝灭的原因是高掺杂时离子间存在合作上转换和能量转移。

5、根据掺Yb3+氧化镧钇透明陶瓷的吸收光谱和发射光谱计算得到了其在室温下的能级图。结果表明，掺Yb”氧化镧钇透明多晶陶瓷具有比Yb：YAG晶体更强的晶体场。在强晶体场作用下，掺Yb3+氧化镧钇透明多晶陶瓷具有高的激光下能级以及小的玻尔兹曼因子。在研究La203对Yb：Y203透明激光陶瓷光谱性能的影响中发现，添加La203以后，Yb：Y203透明激光陶瓷的吸收截面和发射截面减小，荧光寿命增大。随着La203掺杂浓度的增加，Yb：Y203透明激光陶瓷的吸收峰位置发生红移现象，吸收系数和吸收截面略有下降：发射峰位置发生蓝移现象，发射截面基本不变；

6、荧光寿命则略有下降。添加La203能有效提高Yb：Y203透明激光陶瓷45～60％的荧光寿命。因此，掺Yb3+氧化镧钇透明多晶陶瓷是一种很有潜质的激光材料，并有可能获得高功率和高效率的激光输出：关键词：氧化镧钇，透明陶瓷，光谱性能，Yb3+掺杂，浓度猝灭，激光陶瓷上海大学硕士学位论文Abs仃actCubicY203singlecrystalshaveb咖investigatedasapmrnisingsOlid·statel私crmat嘶alf-oralongtimebecauseofseVeralfaVorableproperties，s

7、uchastheirstabili饥opticalcl矧时ov盯abroadspec仃alre舀onandexcellentconductivity．Howev％lmtedbyah碘mdtingt锄peratureof2430℃士30℃ands仃uctIlrephasen彻sitionat2280℃，alarge-sizehi曲-qualityY203sin西e∞，stals锄pleisVerydi伍culttofalmcatebyconventionalmelt-伊o、ⅣIh．Withmedevdopm朋tof仃aIlsp删tcemmic

8、sfabricationtec：b110logyreccnny，Yb：Y203tmsp盯cntcer锄ics嬲l鹊crhostmaterialshavereceivedincre