激光陶瓷———固体激光工作物质探索的新热点

简要评述了激光陶瓷的研究进展,作为固体激光工作物质,已显示出较目前常用的激 光晶体和激光玻璃具有潜在优势。接着分别介绍了激光陶瓷的种类、激光离子、光谱与激光特性和激光陶瓷的制备方法。最后指出, Nd∶YAG激光陶瓷很可能在未来几年会取代Nd∶YAG激光晶体的地位。     

激光陶瓷———固体激光工作物质探索的新热点

简要评述了激光陶瓷的研究进展，作为固体激光工作物质，已显示出较目前常用的激光晶体和激光玻璃具有潜在优势。接着分别介绍了激光陶瓷的种类、激光离子、光谱与激光特性和激光陶瓷的制备方法。最后指出，Nd：YAC激光陶瓷很可能在未来几年会取代Nd：YAC激光晶体的地位。     

低压水射流激光复合切割Al2O3 陶瓷的研究

针对激光切割Al2O3 陶瓷存在热裂纹、大量熔渣等问题,提出了低压水射流激光复合切割陶瓷技术,并将这种工艺与普通激光切割进行了对比,结果表明低压水射流激光复合切割陶瓷可以大大减少陶瓷切缝的熔渣、避免热裂纹。主要研究了辅助气体压力、激光脉冲能量和激光重复频率对水射流激光复合切割Al2O3 陶瓷质量的影响规律,发现水射流存在时,辅助气体压力主要起到吹除切割头处水珠的作用,激光脉冲能量或激光重复频率增大、烧蚀材料增多,当烧蚀材料不能及时被射流冲除就形成了熔渣的累积,影响陶瓷切割质量。     

高性能透明激光陶瓷及陶瓷激光器的最新应用进展

激光陶瓷的出现,为固体激光材料向高功率、大尺寸、多功能发展提供了全新的途径,从而为激光技术的发展提供了更加灵活广阔的设计空间.介绍了近年来国际国内透明激光陶瓷及陶瓷激光器发展的最新进展,并展望了陶瓷激光器的未来发展价值.高功率陶瓷激光器方面:中科院上海光学精密机械研究所采用超均匀侧面泵浦技术在1 at.%Nd:YAG陶瓷棒中获得输出功率236 W,斜率效率62%的连续激光输出.美国利弗莫尔实验室采用Sm3+包边Nd:YAG复合结构陶瓷热容激光器实现了5 Hz,67 kW激光输出.陶瓷激光器方面,日本World-Labo.Co实验室采用掺杂浓度为15 at.%的Yb:YSAG透明陶瓷,获得脉冲宽度280 fs,平均输出能量为62 mW的锁模脉冲激光输出.陶瓷自调Q脉冲激光器和陶瓷光纤激光器亦有很大进展.陶瓷激光器的开发和应用不仅延伸到传统固体激光器的各个研究领域,并且能够不断突破现有固体激光技术的局限,有望推动未来固体激光工程向更广阔的空间发展.     

流延成型YAG/Yb:YAG/YAG多层复合陶瓷激光器

<正>透明激光陶瓷比单晶材料在生产成本、坯体尺寸、掺杂浓度、工艺难度等方面具有明显优势,成为新型激光材料的研究热点。陶瓷激光器有望获得高功率输出,但陶瓷激光介质的热效应仍是制约输出功率的主要瓶颈。已有实验发现,采用复合结构的激光陶瓷,可实现热传导性能及材料内热布局的优化控制,改善输出激光性能并提升其功率。非水基     

激光烧结制备铌酸锂陶瓷研究

采用激光烧结制备铌酸锂陶瓷的研究.采用CO2激光直接辐照铌酸锂陶瓷素坯,激光功率为150 W,烧结温度为980 ℃左右.与采用传统固相反应烧结技术制备的铌酸锂陶瓷相比,激光烧结制备的铌酸锂陶瓷相对介电常数降低、易于极化、压电常数d33为6 pC/N.通过X射线衍射、扫描电镜和拉曼光谱表征,分析了激光烧结铌酸锂陶瓷的物相、显微结构和性能改变的机理.     

准分子激光辐照对ZnO陶瓷变阻体导电性能的影响

研究了准分子激光辐照对ＺｎＯ陶瓷表面性能的影响,测量ＺｎＯ陶瓷在准分子激光作用前后的伏安特性变化,对准分子激光辐照前后ＺｎＯ陶瓷进行了ＸＲＤ、ＸＰＳ分析对比,分析了准分子激光对ＺｎＯ作用的机理。     

激光加热辅助切削工程陶瓷研究及应用现状

介绍了一种新的陶瓷加工方法：即采用激光来加热陶瓷，陶瓷在高功率激光的作用下瞬时升温而软化，硬度和脆性大大降低，再用硬质合金刀具像切削金属一样来加工陶瓷。在此基础上，综述了各种工艺参数，如激光功率、光斑大小、材料、进给速度、切削深度、激光作用点与刀具的距离、工件旋转速度等对激光加热辅助切削工程陶瓷质量的影响。还给出了国内外研究进展，并对其发展做了展望。     

激光烧结陶瓷粉末成型零件的机理分析和实验研究

激光烧结陶瓷粉末快速成型三维零件的过程包括激光烧结和二次烧结后的处理两个步骤,本文研究了陶瓷粉末激光烧结和二次烧结后处理的机理,对激光烧结的主要参数如激光功率和扫描速度进行了优化。通过成型实验研究获得了激光烧结成型的陶瓷零件。     

国产Yb∶YAG透明陶瓷实现激光输出

YAG单晶是高功率激光的重要材料,近年来高透明度多晶陶瓷作为激光介质引起人们广泛的注意。YAG陶瓷相对单晶具有易制造大尺寸、掺杂浓度高、易批量生产等优点。在Nd∶YAG陶瓷获得长足发展的同时,Yb掺杂的陶瓷也得到了越来越多的关注。Yb∶YAG陶瓷与Nd∶YAG陶瓷相比具有许多优点:Yb掺杂的激光介质无交叉弛豫振荡和激发态吸收,有较宽的吸收带,较长的荧光寿命及较高的量子效率等。因此,高质量的Yb∶YAG陶瓷将是非常理想的高功率激光材料。最近,中国科学院上海硅酸盐研究所制备了Yb∶YAG多晶透明陶瓷并经中国科学院上海光学精密机械…     

基于陶瓷焊接的半导体激光器合束及聚焦研究

为了解决石油输送管道Al₂O₃陶瓷内衬管的连接问题,研制了专用的半导体激光光源用于陶瓷激光焊接。实验研究了陶瓷激光焊接所需要的半导体激光工艺参量及光束要求,采用单管空间合束、偏振合束、波长合束以及菲涅耳聚焦系统输出等方式,研制了光场分布均匀的半导体激光陶瓷焊接系统。结果表明,所设计半导体激光器偏振合束输出功率为384W,合束效率达到96.62%,经波长合束后输出功率可以超过800W,聚焦系统输出光斑均匀度为93.85%。该系统可以成功应用于不同场合的陶瓷焊接生产中,满足2mm厚度Al₂O₃陶瓷激光焊接要求。     

紫外激光加工陶瓷刀具表面微织构的实验研究

为了得到紫外激光在陶瓷刀具表面加工微织构的过程中,激光能量密度、扫描速率、扫描次数和频率对微沟槽尺寸的影响规律,采用单因素实验方法进行了紫外激光加工陶瓷刀具的工艺实验,确定了使用355nm波长紫外激光器在陶瓷刀具表面加工微织构的合理参量。结果表明,在陶瓷刀具上加工出合适微织构,可提高陶瓷刀具性能并延长寿命。     

碳化硼厚板的激光切割工艺及其机制

介绍了碳化硼陶瓷加工中存在的主要问题,将激光技术应用于加工碳化硼陶瓷上,研究出一种新型加工方法,设计出两种有效的激光切割方法并对碳化硼陶瓷进行切割。在实验基础上分析了激光加工参数对加工的影响,采用扫描电镜(SEM)对各种激光切割工艺的断口进行分析和讨论,提出激光加工碳化硼陶瓷的自行断裂机制。实验结果表明,在特定的功率下激光能够用来加工碳化硼陶瓷厚板。对于厚度为5.5 mm碳化硼陶瓷板,Nd∶YAG激光平均功率为130 W时,激光束沿同一位置重复走刀两次即可切断,最高切割速度可达到120 mm/min,可以做到无微裂纹切割。     

氮化铝陶瓷激光切割工艺技术研究

本研究阐述了氮化铝(AlN)陶瓷激光切割的工作原理,并通过对影响AlN陶瓷激光切割深度的激光功率、频率、脉宽、加工速度以及辅助气压等工艺参数因素进行试验和分析,得出了光纤激光切割氮化铝陶瓷材料的最优参数范围。     

可与固体激光器性能相媲美的陶瓷激光器

激光陶瓷是一种由细小、紧密填充的晶粒构成的马赛克结构。该材料除具有陶瓷的多晶体性质外，采用烧结方法制备的激光陶瓷还展现出非常接近于单晶的透明性和热机械特性。激光陶瓷对激光器性能起关键作用，特别是在光传输损耗、导热率、掺杂物质的吸收和发射特性以及光学各向异性等，这些特性匀类似于单晶激光基质的特性。     

IT陶瓷片CO2激光切片的工艺研究

当今世界IT产业发展迅速,已经成为发达国家的支住产业,而陶瓷切片被广泛城应用在IT产业中,因此陶瓷切片有着十分广阔的应用前景.10.6 μm CO2激光对陶瓷、玻璃等非金属材料有较好的加工性能.因此发达国家CO2激光陶瓷切片设备使用十分普及.而在我国,国产CO2激光陶瓷切片设备几乎是空白. 我们自行研制SLM-250型CO2激光陶瓷切片机填补了国内空白.该设备采用恒定光路结构,轻型十字切割平台,确保机床有很高的动态特性.切割工作台采用特殊的磁性支撑,确保陶瓷片在切割时不受夹持的应力,加工工件在切割时不易破碎.激光工艺参数是确保切割出好的陶瓷片的技术关键.我们在试验中详细地研究了光束质量、激光脉宽、频率割嘴技术、吹气速度和流量、切入点及切割路径、切割速度、功率焦点及焦距支撑方式等对陶瓷切片质量的影响. 经过大量优化试验,我们获得了1 mm陶瓷片最佳工艺参数:激光平均功率50 W;切片速度300 mm/min;切缝速度0.1 mm;切缝质量,粗糙度6.3.(PE22)     

铝基体表面等离子喷涂后激光二次熔覆陶瓷层的研究

对铝合金基体表面等离子喷涂陶瓷后进行激光二次熔覆陶瓷，获得了表面光滑、连续、致密、无裂纹和孔隙等缺陷的陶瓷熔覆层，避免了等离子喷涂陶瓷后激光重熔工艺无法避免的裂纹问题。陶瓷熔覆层的组织为柱状晶.其生长方向与基体表面垂直。等离子喷涂后激光二次熔覆陶瓷工艺还可以获得较高的熔覆效率。     

激光烧结Sr_(1.86)Ca_(0.14)NaNb_5O_(15)无Pb压电陶瓷

采用激光烧结技术,制备出相对密度为97.5%的Sr1.86Ca0.14NaNb5O15(SCNN)无Pb压电陶瓷。最佳烧结条件为:激光烧结功率密度为1.99W/mm2;激光烧结时间为60s;激光功率密度升降速率为0.50W/mm2.min。与传统炉烧SCNN陶瓷相比,激光烧结SCNN陶瓷室温下1MHz的介电常数κ从1312增长到1419,机电耦合系数k33从17%增长到了27%,压电常数d33从60pC/N提高到93pC/N。扫描电镜(SEM)观测发现:与传统炉烧陶瓷相比,激光烧结SCNN陶瓷的晶粒尺寸较小,气孔较少,Na挥发较少;陶瓷片的X射线衍射(XRD)分析表明,激光烧结陶瓷的晶粒具有一定程度的取向生长。     

CO_2激光辐照对PZT-4陶瓷压电性能的影响

常温常压下,采用CO2激光辐照带有电极的PZT-4陶瓷片,当激光辐照时间分别为2、5和10 s时,在适当的激光功率密度下可使其压电应变常数d33从380 pC/N下降为零。系统地研究了激光功率密度和激光辐照时间对PZT-4陶瓷压电性能影响的规律。XRD、拉曼光谱和退火实验结果表明:CO2激光辐照使d33下降为零的原因是由于激光热效应导致PZT-4陶瓷的电畴排列失序,极化状态消失;而激光辐照未使其物相发生变化。     

激光烧结制备Nd:Y2O3透明陶瓷的研究

以微米级普通商业粉为原料,采用CO2激光烧结技术获得可见光区透光率约60%、红外区透光率可达80%的Nd:Y2O3陶瓷.经1250℃预烧后的平均粉径约400 nm的原料粉素坯,在～292 W/cm2的激光功率密度下烧结200～300s,可以得到气孔率低,透光度较好的透明陶瓷.采用X射线衍射,扫描电镜分析了陶瓷的物相和显微结构,探讨了激光烧结透明陶瓷的透光机理.激光烧结透明陶瓷过程短,可控性强,对透明陶瓷烧结技术地发展具有十分重要的意义.