磁光透明陶瓷的研究进展

磁光材料是指从紫外到红外波段具有磁光效应的光功能材料, 按照材料的类型可将其分为磁光玻璃、磁光晶体、磁光透明陶瓷等。其中, 磁光透明陶瓷是近年来出现的一种新型磁光介质材料, 具有高Verdet常数、大尺寸、高热导率、高激光损伤阈值等优点, 因而是用于高功率激光器中法拉第隔离器最理想的材料之一。目前已经报道的磁光透明陶瓷材料主要包括铽镓石榴石(Tb₃Ga₅O₁₂, TGG)陶瓷、铽铝石榴石(Tb₃Al₅O₁₂, TAG)陶瓷以及一些倍半氧化物陶瓷, 如氧化铽(Tb₂O₃)陶瓷、氧化钬(Ho₂O₃)陶瓷、氧化镝(Dy₂O₃)陶瓷等。本文首先介绍了几种常见的磁光效应, 详细阐述了法拉第效应和克尔效应的基本原理。着重对几种磁光透明陶瓷材料的研究进展、材料性能、应用前景进行了综述和介绍, 并对这几种磁光透明陶瓷的性能进行了比较和分析, 指出了它们存在的问题和今后的研究方向。     

球磨转速对Nd:YAG透明陶瓷的显微结构及光学性能的影响

以高纯商业Y₂O₃、α-Al₂O₃和Nd₂O₃粉体为原料, 以TEOS(正硅酸乙酯)和MgO为烧结助剂, 采用固相反应和真空烧结技术制备了1.0at%Nd:YAG透明陶瓷。系统研究了球磨转速(球磨时间10 h)对混合粉体的尺寸以及对陶瓷样品致密化行为、显微结构和光学性能的影响。结果表明: 通过球磨过程可以充分细化原料粉体的颗粒; 随着球磨转速的提高, 陶瓷烧结时样品中的气孔能更好地排除。但是球磨转速过高时, 陶瓷烧结体中存在少量的富铝第二相会降低样品的光学透过率。当球磨转速为130 r/min时, 真空烧结(1760℃×50 h)所得Nd:YAG透明陶瓷的微结构均匀致密, 几乎没有晶界和晶内气孔存在, 样品在1064 nm处的直线透过率高达83%。     

SiC－AlN－Y_2O_3复相陶瓷的氧化行为

经研究致密的ＳｉＣ－ＡｌＮ－Ｙ２Ｏ３复相陶瓷的氧化行为后发现，陶瓷材料的表面在空气中氧化的反应物随着温度的高低而变化．８００℃、２０ｈ氧化试验后，试样表面无任何变化，１１００℃氧化．２０ｈ，表面形成了极少量的ＳｉＯ２，但两者均无增重．１２５０℃与１３２０℃氧化３０ｈ后，试样的重量和表面发生较明显的变化，形成了ＳｉＯ２与α－Ａｌ２Ｏ３，１３７０℃氧化试验３０ｈ后，陶瓷表面的氧化产物ＳｉＯ２与α－Ａｌ２Ｏ３转化成莫来石（３Ａｌ２Ｏ３·２ＳｉＯ２）结构．试样表面的氧化层均匀而且致密．     

Synthesis and properties of Yb:Sc_2O_3 transparent ceramics

Yb:Sc2O3 transparent ceramics were fabricated by solid-state reaction and vacuum sintering method.CaO was added as sinteringaids by a high energy ball milling.Transparent nearly-fully dense samples were obtained after 1840 oC sintering.Using transmitted-light microscopewe get the grain sizes are more than 100 μm.Using spectrophotometer we get the absorption coefficient centered at 975 nm was 2.65 cm-1.The phosphorescence spectra showed that the line-widths(FWHM) at 975 and 1041 nm were about 4 and 10 nm and the lifetime of Yb ionsin Sc2O3 transparent ceramics was about 883 μs.According to the absorption and fluorescence band centers of Yb:Sc2O3 transparent ceramics,the level scheme of Yb3+ ions in Sc2O3 ceramics could be gotten.     

陶瓷的微波烧结及进展

综述了近年来微波技术在陶瓷烧结领域的一些最新研究进展,包括微波加热烧结、微波等离子烧结和微波等离子分步烧结。     

2μm波段陶瓷激光器的进展

介绍了在2μm波段陶瓷激光器的实验研究进展,主要包括高功率、高效率的Tm:YAG陶瓷激光器,半导体直接泵浦的Ho:YAG陶瓷激光器和Tm光纤激光泵浦的Cr2+:ZnSe烧结成型的陶瓷激光器,这些激光器的输出涵盖了2~2.4μm波段。由于2μm波段的激光陶瓷具有较长的上能级寿命和相对较低的声子能量,不仅在连续波输出时,而且在脉冲输出时具有潜在的高转换效率。还讨论了2μm波段陶瓷的光谱特性,以及这些特性对于2μm波段激光输出性能的影响。     

人眼安全激光用Er:YAG陶瓷的致密化、显微结构与光学性能

以高纯商业Y2O3、α-Al2O3和Er2O3粉体为原料,以TEOS(正硅酸乙酯)和MgO为烧结助剂,采用固相反应和真空烧结技术制备了0.5%Er:YAG透明陶瓷,并对样品的致密化行为、显微结构演化和光学性能进行了系统的研究。结果表明:1760℃烧结的Er:YAG透明陶瓷(保温时间50 h)的结构均匀致密,平均晶粒尺寸约为30μm,几乎没有晶界和晶内气孔。厚度为4 mm的Er:YAG陶瓷样品在1 200 nm处的直线透过率高达83.2%,样品的气孔率低达1.96×10–6。     

湿化学法制备α-Al2O3纳米粉

以分析纯硫酸铝铵和碳酸氢铵为原料,采用湿化学法制备单分散超细NH4Al2(OH)2CO3先驱沉淀物,在1100℃下灼烧得到平均粒径为20nm的α-Al2O3纳米粉体.对粉体进行了扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、热重(TG)、差热(DTA)、粒度分布等表征,此法获得的粉体无明显团聚,粒度分布均匀,颗粒尺寸小,其煅烧温度比通常低100℃左右.     

Nd:YAG透明陶瓷的制备与激光输出

成功制备了高质量的Nd:YAG透明陶瓷, 激光测试样品的尺寸为3mm×3mm×3mm, 双面抛光、未镀膜, 最高连续输出能量为1003mW, 斜率效率为14%.