Yb∶CaF_(2)透明陶瓷的压力辅助烧结及其性能研究

本文采用化学共沉淀法合成了5%(原子数分数,下同)Yb∶CaF_(2)纳米粉体。经过冷冻干燥后,粉体的团聚程度有所减轻,粉体呈立方片层状,平均颗粒尺寸约为40 nm。以冷冻干燥后的粉体为原料,通过热压烧结结合热等静压(HIP)烧结后处理制备了高光学质量的5%Yb∶CaF_(2)透明陶瓷。分析了热压烧结过程中样品的致密化行为,并对陶瓷的显微结构、直线透过率、吸收光谱及激光性能进行测试与表征。结果表明,陶瓷坯体在热压烧结时的保温阶段存在致密化驱动力的激活阈值,同时HIP后处理能够进一步压缩和排除热压陶瓷内残留气孔,有效提高陶瓷的光学质量。通过热压烧结(625℃×2 h,50 MPa)结合HIP后处理(600℃×3 h,100 MPa Ar)制备的5%Yb∶CaF_(2)透明陶瓷在400和1200 nm处的直线透过率分别为72.6%和92.2%(厚度2 mm),其在976 nm处的吸收截面为0.52×10^(-20)cm^(2)。使用波长为930 nm的光纤耦合二极管激光器(LD)端面泵浦Yb∶CaF_(2)透明陶瓷,获得了最大输出功率为0.81 W、斜率效率为9.7%的准连续激光输出。

Yb∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷的制备及激光性能研究

稀土离子掺杂的倍半氧化物陶瓷材料具有高热导率、低声子能量、高激光损伤阈值等优势,在固体激光领域具有巨大的应用潜力。本文采用化学共沉淀法合成了高纯度、低团聚Yb∶Lu_(2)O_(3)陶瓷粉体,在氧气气氛下预烧后,结合热等静压(HIP)烧结制备了具有高致密度、高透过率的5%(原子数分数)Yb∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷。陶瓷的平均晶粒尺寸小于1μm,在1100 nm波长处的透过率超过81%。在974 nm波长处吸收截面为~0.97×10^(-20)cm^(2),在1.08μm波长处的发射截面为~0.39×10^(-20)cm^(2)。采用976 nm半导体激光器泵浦Yb∶Lu_(2)O_(3)陶瓷,室温条件下实现了11.67 W的连续激光输出,对应的斜效率为55.3%,激光中心波长为1080.1 nm。

Y^(3+)∶CaF_(2)透明陶瓷的制备及其显微结构研究

采用化学沉淀法合成Y^(3+)∶CaF_(2)粉体,用真空热压烧结技术制备透明陶瓷。通过XRD、SEM与TEM分析粉体特性,并研究Y^(3+)∶CaF_(2)透明陶瓷显微结构与透过率的关系。结果表明,Y^(3+)∶CaF_(2)粉体为立方萤石相晶体结构。随Y^(3+)掺杂量的增加,粉体的平均粒径尺寸逐渐减小,晶胞参数由5.4521增大到5.4655;在900℃下烧结3 h得到的5%Y^(3+)掺杂的CaF_(2)陶瓷透过率最高,样品在500和1500 nm处的透过率分别为73.1%和86.4%。改变Y^(3+)掺杂量与烧结温度均可调控陶瓷的显微结构。晶粒生长速率低,气孔不易排出,速率过高,气孔易被包裹在晶粒内部,两种情况均会降低陶瓷的透过率。本研究工作为制备高品质复合结构CaF_(2)透明陶瓷提供了参考。

Yb∶CaF2透明陶瓷的制备与性能研究

采用共沉淀法合成5at%Yb∶CaF2纳米粉体。该粉体为纯立方CaF2相,平均颗粒尺寸为45 nm。Yb∶CaF2纳米粉体呈立方体状,具有较好的分散性。通过真空预烧结合热等静压烧结(HIP)后处理制备5at%Yb∶CaF2透明陶瓷,研究了真空预烧温度对陶瓷物相、致密度、显微结构及光学透过率的影响。结果表明,不同温度真空预烧的陶瓷均为纯立方相,在650℃真空预烧的5at%Yb∶CaF2陶瓷经HIP处理后具有最好的光学质量,其在1200 nm处的直线透过率达到87%(厚度为3 mm)。

Yb^3＋,Ho^3＋共掺氧化钇透明陶瓷的制备及其性能

研究了共沉淀法制备Yb/Ho∶Y2O3纳米粉末及其透明陶瓷的烧结工艺,采用Y(NO3)3、Yb(NO3)3和Ho(NO3)3的混合溶液为母盐溶液,以氨水为沉淀剂,在不同pH值下,用共沉淀法制备得到了碱式硝酸盐前驱体沉淀。1100℃煅烧2h得到Yb/Ho∶Y2O3纳米粉末。采用0.5wt%的TEOS(正硅酸四乙酯)为添加剂,1700～1850℃真空烧结15～25h后,得到了Yb/Ho∶Y2O3透明陶瓷。

掺镱钇钪铝石榴石透明陶瓷制备及性能研究

采用共沉淀法,以聚乙二醇为分散剂,制备Yb:Y_3Sc_2Al_3O_(12)陶瓷粉体。通过X射线衍射和SEM测试分析,研究不同pH、沉淀干燥时间对粉体制备的影响,得到粉体的最佳制备工艺为:煅烧温度1000℃,pH值为7,煅烧时间2h,干燥时间21h,陶瓷粉体平均粒径约为100nm。采用冷等静压-真空烧结技术,在1750℃烧结20h和在1450℃退火20h得到Yb:Y3Sc2Al3O12透明陶瓷。制备的陶瓷样品尺寸为?10mm×lmm,晶粒的平均粒径为10μm,平均透过率为43%,入射光波长为1100nm时,陶瓷样品的透过率为50%。

氨水沉淀法合成Yb^(3+):Y_2O_3纳米粉体及表征

以Y2O3粗粉、Y2O3、硝酸和NH3·H2O为原料,通过共沉淀法合成了Yb3+:Y2O3透明陶瓷纳米粉体,并采用TG/DTA、XRD、SEM以及光谱分析方法对粉体性能进行了表征。结果表明,在先驱物中添加适量的聚乙二醇能改善粉体的分散性,使粉体粒度均匀并呈球形分布。在1100℃煅烧4h所得粉体粒度均匀,粒径在60～80nm之间,具有良好的分散性,适合作为制备Yb3+:Y2O3透明陶瓷的粉体材料。

Yb:Y_2O_3透明陶瓷的光学性能研究

介绍了一种基于纳米粉末真空烧结技术的新型固体激光材料——Yb:Y2O3多晶陶瓷的制备工艺、物理化学特性、能级结构和光谱特性,并与Yb:YAG单晶进行了对比.采用紧凑型有源镜激光器(CAMIL)的抽运方式,验证了Yb:Y2O3透明陶瓷的激光输出性能.在35W的最大抽运功率下,得到波长1078nm,功率10.5W的连续激光输出,斜率效率达到37.5%.实验中还观察到激光输出波长随抽运功率增加而红移以及随输出耦合镜变化而漂移的现象.Yb:Y2O3多晶陶瓷是一种理想的激光材料,不仅具有与Yb:YAG单晶同样优秀的物理化学性能和光谱特性,而且其热导率和发射带宽约为Yb:YAG单晶的两倍,非常适合于高亮度激光器和超短脉冲激光器领域的发展应用.