尿素共沉淀法制备Nd:YAG纳米粉体

采用共沉淀方法,以Nd2O3、Y2O3和Al(NO3)3?9H2O为起始原料,以尿素为沉淀剂,制备Nd:YAG纳米粉体,制备的粉体经XRD、TG-DTA、FESEM以及激光散射等测试手段对其结构和形貌进行测试研究。XRD表明,前驱体在900℃煅烧3小时出现了YAG相和YAM中间相,在1000℃及其以上煅烧3小时后已完全转变成YAG相,且随着煅烧温度升高,衍射峰逐步增强,900-1200℃煅烧的Nd:YAG晶格常数值从1.2012nm变化到1.1994nm,颗粒度从31nm变化到96nm,激光粒度仪也给出了类似的变化趋势。TG-DTA结果表明当前驱体加热到1200℃时,粉体总重量损失约为43%。对前驱体进行了水洗和乙醇洗两种洗涤,比较发现乙醇洗涤更有利于Nd:YAG纳米粉体的分散,这些实验结果可为制备优良YAG透明陶瓷粉体提供参考。     

高分子网络凝胶法制备Nd∶YAG纳米粉体及其表征

以Al(NO3)3.9H2O、Y(NO3)3.6H2O和Nd(NO3)3.6H2O为原材料,丙烯酰胺和N′N-亚甲基双丙烯酰胺为单体和网络剂,采用高分子网络凝胶法制备了Nd∶YAG纳米粉体。分别用热重-差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和荧光分光光度计对所得样品进行表征。结果表明,钇铝石榴石晶相的形成温度为880℃,粉体呈珊瑚虫状,粒径随着温度的升高而增大。Nd∶YAG纳米粉在401nm处有强烈的发光峰,可以作为紫光光源的考虑对象;另外在研究中还发现了Nd3+在YAG中的浓度猝灭现象。     

溶胶–凝胶法合成Nd:YAG粉体及透明陶瓷的制备

以Y2O3和硝酸盐为原料,柠檬酸为络合剂,采用溶胶–凝胶法合成了Nd0.03Y2.97Al5O12(Nd:YAG)干凝胶,经不同温度焙烧后制得前驱粉体,然后将粉体经1700℃真空烧结制备了Nd:YAG透明陶瓷。对柠檬酸的络合作用进行了探讨,对粉体及透明陶瓷的结构、形貌和光学性能进行了研究。结果表明:柠檬酸与硝酸盐发生络合反应形成有机网络结构,有效减轻了粉体颗粒间的团聚;950℃焙烧后得到纯相Nd:YAG粉体,颗粒细小并呈片状;Nd:YAG透明陶瓷致密度高(理论密度的95%),晶粒尺寸约为10μm,在1060nm处的透射率为63%。     

BaO·Nd2O3·TiO2-(Zr0.8Sn0.2)TiO4复合系统微波介质材料的研究

研究了BaO.Nd2O3.Ti O2-(Zr0.8Sn0.2)Ti O4复合体系的烧结性能、微观结构、相组成和微波介电性能。结果表明,BaO.Nd2O3.Ti O2-(Zr0.8Sn0.2)Ti O4复合体系可在1 200~1 260℃范围内烧结出致密的微波介质陶瓷材料,其相组成由BaO.Nd2O3.4Ti O2、BaO.Nd2O3.5Ti O2、Nd2Ti2O7、(Zr0.8Sn0.2)Ti O4及未知新相组成,而(Zr0.8Sn0.2)Ti O4由单一晶相组成;复合体系的介电常数、介电损耗、频率温度系数同复合系统各相的配比有关,其中介电常数、频率温度系数基本符合理论计算值而介电损耗则高于理论值;复合系统中出现未知相具有高介电常数、高介电损耗的特征。     

Nd:YAG透明陶瓷的制备与性能研究

以Al2O3、Y2O3和Nd2O3为主要原料,采用固相反应法制备出了Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)透明陶瓷,研究了烧结温度、保温时间、升温速率以及成型方法对陶瓷样品性能的影响。结果表明:当烧结温度为1 730℃左右,保温时间为20 h时,所制陶瓷样品晶粒大小分布均匀,致密度高,气孔率低,平均晶粒大小为15μm左右;降低升温速率可以降低陶瓷的气孔率;采用等静压成型方法制备的样品的透过率高于干压成型方法制备的。     

制备Nd3+:Gd3 Ga5O12透明陶瓷的纳米粉体

由于激光晶体的生长周期长、成本高等缺点,激励人们不断地探索新的激光材料。透明陶瓷就是最近发展起来的一种。采用溶胶-凝胶法合成了用于制备掺钕的钆镓石榴石(Nd3 ∶Gd3Ga5O12)透明激光陶瓷的多晶纳米粉体。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的晶相和形状进行了分析。结果表明,温度为1000℃,灼烧12 h,获得单分散、形状规则、似球形的Gd3Ga5O12(GGG)纳米粉体,且随着烧结温度的提高前驱粉体粒度不断增加。荧光发射的最强峰位于1062.7 nm处,对应于Nd3 的4F3/2→4I11/2能级跃迁。     

Characteristics of Nd:Y3Al5O12 thin film prepared by electron beam evaporation deposition

硅基光电集成技术是当代高速信息化的重要发展方向之一.为了研究制备在硅衬底上的新型发光材料,突破Nd∶YAG固体激光工作物质主要是晶体、透明陶瓷等固体形态的限制,采用电子束蒸发沉积工艺,在硅(100)衬底上制备了Nd∶ YAG薄膜,并对Nd∶YAG薄膜的表面形貌、晶体结构、光学特性进行了测试.X射线和扫描电子显微镜测试结果显示,Nd∶YAG薄膜经1100℃真空高温退火处理1h后有效结晶,采用钛蓝宝石激光器输出808nm激光激发,液氮冷却的InGaAs阵列探测器室温下得到Nd∶YAG薄膜的1064nm主荧光峰的荧光光谱.结果表明,采用电子束蒸发沉积和后续高温退火工艺可以在硅衬底上制备Nd∶YAG晶体薄膜.     

改进的溶胶-凝胶法制备Nd∶YAG纳米粉体及透明陶瓷

采用改进的溶胶-凝胶方法制备了掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)纳米粉体,利用XRD对所制粉体进行了表征,结果表明当煅烧温度达到900 ℃时,粉体已经全部转变为Nd:YAG晶相.同时,采用TG-DTA和FTIR对干凝胶进行了表征.经单轴单向预压成型后,将生坯体放入热压烧结炉中进行无压真空(10-3 Pa)烧结,于1 750 ℃保温10 h,最后得到Nd:YAG透明陶瓷.实验过程中,使用了适量的正硅酸乙酯(TEOS)作为烧结助剂.     

BaO-La2O3-TiO2纳米粉体制备及介电性能研究

采用醇盐水解溶胶-凝胶法成功制备出分散性良好的BaO-La2O3-TiO2(BLT)系纳米粉体材料,其平均粒径约为30 nm。X-射线(XRD)分析表明,用此类粉体烧制的陶瓷材料其主晶相为La2Ti2O7,副相为Ba-La2Ti4O12。该粉体烧结成瓷后表现出良好的介电性能。     

富钛型钛酸锶钡基陶瓷的微观结构与介电性能

采用传统固相法制备Nd2O3掺杂富钛型(Ba0.75Sr0.25) Ti1+xO3(x为摩尔比)陶瓷,通过扫描电镜及LCR测试系统,研究不同x值、Nd2O3掺杂量及烧结工艺对钛酸锶钡基陶瓷微观结构与介电性能的影响。结果表明,随着x值及Nd2O3掺杂量增大,陶瓷试样均出现柱状第二相。当x=0.01且w(Nd2O3)=0.4%时,陶瓷试样经1 250 ℃烧结2 h后,其室温相对介电常数(εr)高达8.67×103,介电损耗(tan δ)仅为7.87×10-3。随着x值及Nd2O3掺杂量增大,陶瓷的居里峰显著移动。     

激光二极管抽运复合腔和频连续波589 nm激光器

报道了一种利用复合腔进行腔内和频的589nm激光器.激光器由两个子谐振腔组成.在两个子谐振腔中,分别利用两个激光二极管(LD)抽运Nd∶YAG晶体和Nd∶YVO4晶体,并分别选择1319 nm波长(对应Nd∶YAG晶体的4F3/2→4I13/2跃迁)与1064 nm波长(对应Nd∶YVO4晶体的4F3/2→4I11/2跃迁)振荡进行和频.通过谐振腔的优化设计,实现了腔内两个波长较好的模式与增益匹配.在两个子腔的交叠部分,利用BiB3O6(BIBO)晶体Ⅰ类临界相位匹配进行腔内和频,得到和频激光输出.当Nd∶YAG与Nd∶YVO4晶体上抽运功率分别为750 mW和600 mW时,获得了24 mW,589 nm黄橙激光输出.该输出激光光束质量好、噪声低.     

r(Nd)/r(Bi)对Ba0.75Sr0.25(NdxBi1-x)2Ti4O12微波陶瓷性能的影响

BaR2Ti4O12(R为稀土元素)系固溶体有很好的微波介电性能,尤其是Nd系材料有很高的介电常数(εr)和高品质因数(Q×f),该文研究了不同Nd/Bi比对Ba0.75Sr0.25(NdxBi1-x)2Ti4O12微波介质陶瓷结构性能的影响。当x=0.75时,即摩尔比x∶(1-x)=3∶1时(缩写为B13)有很好的介电性能:εr=118.5,Q×f=4 607(f=2.8GHz),谐振频率温度系数τf=-1.3×10-6℃-1。对不同Nd/Bi比的样品在1 250℃到1 400℃烧结3h后的陶瓷进行XRD分析后发现,陶瓷主相为BaNd2Ti4O12,有少量第二相Ba2Ti9O20。对Bi含量逐渐增加的陶瓷样品进行微观分析可知,Bi有助于致密度的提高和晶粒的增长,随着Nd/Bi比的减小,εr慢慢增大,τf渐渐趋向于0并向负方向移动,但同时降低了Q×f值。     

高功率固体激光晶体Nd3+∶Gd3Ga5O12的生长和光谱性能的研究

用提拉法生长了掺钕的钆镓石榴石(Nd3+∶GGG)激光晶体,晶体的干涉条纹证明它有良好的光学均匀性,晶体(444)面的双晶摇摆曲线表明晶体的质量非常好。研究了室温下的吸收谱和发射谱性质。分析了Nd3+∶GGG晶体4F3/2→4I11/2能级跃迁与1.06 μm附近的荧光谱线之间的关系。Nd3+∶GGG激光晶体的吸收截面、发射截面、荧光寿命分别为4.32×10-20 cm2,2.3×10-19 cm2,240 μs。比较了Nd3+∶GGG和Nd3+∶YAG的物理参数,实验表明Nd3+∶GGG较Nd3+∶YAG有一系列的优点。     

真空电子束蒸发制备Nd∶YAG薄膜

采用真空电子束蒸发镀膜工艺制备纳米厚度的Nd∶YAG薄膜,经1 100 ℃真空高温退火处理使Nd∶YAG薄膜有效结晶,对Nd∶YAG薄膜的表面形貌、晶体结构、光致发光特性进行了测试.     

Nd∶YAG多晶透明陶瓷的光谱性质

为了研究Nd∶YAG多晶透明陶瓷作为激光增益介质的可能性 ,测量了掺杂原子数分数为 1%的Nd∶YAG多晶透明陶瓷的吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命等光学参量 ,并和Nd∶YAG单晶进行了比较。测量结果表明 ,Nd∶YAG多晶透明陶瓷作为激光增益介质具有极大的潜力。     

全固态复合内腔和频554.9nm连续波黄-绿光激光器

报道了全固态连续波554.9 nm黄-绿光激光器,黄-绿激光是分别由Nd∶YAG和Nd∶YVO4晶体的1342 nm和946 nm谱线非线性和频产生,两条谱线在各自晶体对应能级跃迁分别为4F3/2-4I11/2和4F3/2-4I9/2。实验中采用复合腔结构,利用KTP晶体II类临界相位进行内腔和频,当注入到Nd∶YAG和Nd∶YVO4晶体的泵浦功率分别为20 W和10 W时,获得1.1 W的TEM00连续波554.9 nm黄-绿激光输出。4h功率稳定度优于±2.8％。     

Nd:YAG透明激光陶瓷的光谱研究

制备多晶、透明的Nd:YAG陶瓷,测量其吸收光谱、发射光谱、荧光光谱及荧光寿命。它展现出的光学特性与单晶的性能几乎一样。但Nd:YAG陶瓷制备方法比单晶的生长技术简单。目前,可制造出大尺寸(现已达直径450 mm×10mm)和高浓度(10%)(原子分数)的Nd:YAG陶瓷。该文对Nd:YAG透明陶瓷的制备技术、光谱特性进行了综合评述,分析了陶瓷的光学性能比单晶好的原因。结果表明,这种Nd:YAG陶瓷比Nd:YAG单晶更具备良好的选择性。     

Nd∶(La,Sr)(Al,Ta)O_3晶体的生长及光谱性能的研究

应用中频感应提拉法生长了新型的Nd3 ∶(La,Sr)(Al,Ta)O3(Nd3 ∶LSAT)晶体。运用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测定Nd3 离子在Nd3 ∶LSAT晶体中的分凝系数为0.587。X射线粉末衍射(XRPD)测试结果表明Nd3 ∶LSAT晶体与LSAT晶体同构。研究了不同退火条件对晶体光谱性能的影响。分析了Nd3 ∶LSAT晶体的光谱性能,Nd3 ∶LSAT晶体的荧光寿命为290μs。比较了Nd3 ∶LSAT和Nd3 ∶YAG,Nd3 ∶YVO4等晶体的光谱参数。结果表明Nd3 ∶LSAT是一种适合激光二极管(LD)抽运的、有前景的激光增益介质。     

复合Nd∶YAG晶体固体激光器热效应研究

通过使用Comsol有限元仿真软件中的热传导模块,对以下四种晶体在端面泵浦工作情况下晶体内部温度分布进行了模拟分析。其中包含:(1)3 mm×3 mm×10 mm均匀掺杂Nd∶YAG晶体;(2)两个端面分别键合3 mm长YAG晶体的3 mm×3 mm×10 mm Nd∶YAG复合晶体;(3)侧面键合厚度1 mm的YAG晶体5 mm×5 mm×10 mm复合Nd∶YAG晶体;(4)四个侧面分别键合厚度1 mm的YAG晶体,两个端面分别键合3 mm长的YAG晶体的5 mm×5 mm×10 mm Nd∶YAG晶体。在泵浦功率为30 W时,四种晶体的最高工作温度分别为153℃,114℃,157℃,115℃。结果表明,与侧面键合结构相比,端面键合是降低激光晶体的工作温度,减小热效应的有效方法。为研究侧面键合结构的适用条件,论文降低了晶体侧面的导热系数,模拟了在同样的泵浦功率条件下四种晶体的最高温度,分别为212.014℃,149.158℃,186.741℃和134.410℃。模拟结果表明在侧面散热条件比较差的条件下,侧面与端面双重键合是降低激光晶体热效应的最佳选择。在实验方面,采用LDA作为泵浦源,在泵浦功率为18 W时,得到侧面与端面双重键合的Nd∶YAG的输出功率最高,为12.1 W,转换效率为67.2%,实验结果与理论模拟结果相符合。     

微氧化温度对NdFeB粉体微波吸收特性的影响

采用熔炼-高能球磨-微氧化-晶化热处理的工艺,制备了NdFeB磁粉,借助X射线衍射仪和网络矢量分析仪等,研究了不同微氧化温度下制备的NdFeB粉体的相组成和微波吸收特性。结果发现:经100℃氧化后再晶化的NdFeB粉体由α-Fe、Nd2O3、Fe2O3相组成,而经200℃氧化后再晶化的NdFeB粉体由α-Fe、Nd2O3相组成;在6~18 GHz频段上100℃氧化后再晶化的粉体的微波吸收效果较好,而在2~6 GHz低频段上200℃氧化后再晶化的粉体的微波吸收效果较好;经200℃氧化后再晶化的NdFeB粉体的磁损耗和介电损耗较大。