宽带激光烧结制备YAG透明陶瓷

采用共沉淀法合成钇铝石榴石(YAG)纳米粉体,经干压成型后进行宽带激光烧结,获得YAG透明陶瓷。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对YAG粉体及陶瓷进行表征,研究结果表明,前驱体经1100℃焙烧2 h后获得了纯相YAG粉体,粉体近似球形,平均颗粒尺寸约为50 nm;宽带激光烧结后可得到相对密度为99%的YAG透明陶瓷,在可见光区域最大透射率达到32%。     

LiF对热压烧结YAG陶瓷的影响及其阻抗谱分析

该文以氟化锂(LiF)为烧结助剂,通过热压烧结(HP)的方式制备出钇铝石榴石(Y_3Al_5O_(12),YAG)透明陶瓷。表征了YAG透明陶瓷的光学性能及微观结构,并结合电化学阻抗谱进一步分析了LiF对热压烧结YAG陶瓷性能的影响。结果表明,LiF作为烧结助剂有利于促进YAG陶瓷晶粒的增长,有助于提高YAG陶瓷的致密度;阻抗谱分析显示,添加较多LiF的YAG陶瓷的晶界电阻较大,这表明LiF有助于晶界处"碳污染"等杂质的排除。当w(LiF)=1.0%时,通过真空热压烧结在1 450℃、50 MPa保温1 h可以制备出高性能的YAG透明陶瓷,样品在400 nm波长处直线透过率为58%,在1 100 nm波长处直线透过率为68%,在2 500 nm波长处直线透过率达到75%。     

均相沉淀法制备Nd∶YAG透明激光陶瓷材料研究

以Al (NO3 )·9H2O、Y2O3、Nd2O3、(NH4 ) 2 SO4 和尿素为原料,正硅酸乙酯为添加剂,采用均相沉淀法于1000℃制备出分散均匀、团聚程度轻、纯YAG立方晶相Nd∶YAG纳米前驱体粉末,经过1700℃真空烧结5h制备出Nd∶YAG透明陶瓷材料。采用XRDFT - IR、FT - PL和ESEM等测试手段对Nd∶YAG陶瓷材料进行表征。结果表明: Nd∶YAG陶瓷材料的激光工作波长为1. 065μm,和相同组分的单晶相比存在轻微的红移现象;陶瓷微观结构中存在大量的气孔相、晶界相和杂质相,大大地降低了透明陶瓷材料的透光率。     

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.     

Pechini方法制备纳米级Pb1-xCaxZrO3陶瓷

采用Pechini方法制备了PCZ(x)纳米粉体,并用PCZ(x)纳米粉体制备了PCZ(x)陶瓷。用激光粒度分析仪分析了PCZ(x)纳米粉体的平均粒径。利用XRD、LCR测试仪、SEM等分析手段表征了PCZ(x)陶瓷的结构及介电性能。结果表明用PCZ(x)纳米粉体在1 250℃下烧结的配方为Pb0.65Ca0.35ZrO3的陶瓷具有最高的钙钛矿相含量以及最大的介电常数。PCZ(x)陶瓷晶粒细小,晶界完整。     

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%。     

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。     

基于3D打印梯度掺杂激光陶瓷的混料喷头研究

随着科技的发展,功能梯度材料能够更好地满足实际应用的需求,例如梯度掺杂结构的激光陶瓷能够很好的缓解热效应。然而,通过传统方法制备梯度结构材料通常是困难的。3D打印具有成型复杂构型的能力,可以很好地适应于功能梯度材料制备。本文提出了一种基于直书写3D打印激光陶瓷的主动混合打印头,并选用了纯YAG和025 at Yb∶YAG陶瓷浆料来验证该混料喷头的混合性能。首先,探究了两种浆料的流变性能。然后,采用Ansys Fluent软件对混合过程进行了计算机流体力学(CFD)仿真,探究了混合转速对混合均匀性的影响。此外,通过扫描电镜(SEM)结合能谱(EDS)面扫描检测了不同混合转速下混料喷头挤出线条截面上Yb元素的分布,并将实验结果与数值模拟结果进行了比较,验证了模拟的正确性。最后,将该混料喷头与直书写装备相结合,成功制备了梯度掺杂Yb∶YAG激光陶瓷。总之,混料直书写打印为制备梯度掺杂Yb∶YAG激光陶瓷提供了更多可能性。     

双端端泵国产透明陶瓷Nd：YAG激光器研究

报道了激光二极管双端泵浦国产Nd:YAG透明陶瓷的实验研究.通过测量透过谱得出国产Nd:YAG透明陶瓷在1064nm处的损耗系数约为0.116cm-1.利用激光二极管双端泵浦国产Nd:YAG透明陶瓷,实现连续波最大输出功率为10.0W,相应的光-光效率为22.2%,这一结果是利用国产Nd:YAG陶瓷实现的最高功率激光输出.     

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。     

Cr~(4+)∶YAG被动调QNd∶YAG陶瓷激光器的研究

介绍了近几年迅速发展的一种新型激光介质———透明Nd∶YAG多晶陶瓷的发展状况,对比分析了多晶陶瓷与单晶的光谱特性、激光特性和连续实验研究情况。并对钛宝石激光器调谐至808 nm,端面抽运Nd∶YAG陶瓷被动调Q全固态激光器的脉冲运转进行了较为详细的理论分析和实验研究。采用初始透射率为90%的Cr4+∶YAG可饱和吸收晶体,被动调Q的阈值功率为119 mW,当端面抽运功率为465 mW时,获得波长为1064 nm,脉宽为16ns,重复频率为18.18 kHz,单脉冲能量为3.4μJ,平均输出功率为61 mW的稳定调Q激光输出。采用不同初始透射率的Cr4+∶YAG晶体进行了实验和对比分析。     

YAG陶瓷激光器的研究进展

激光透明陶瓷具有良好的材料和光学特性,并且具有较大的制备优势,是有着较好前景的激光材料。与之相对应,陶瓷激光器近年来引起了人们的广泛关注。主要综述了国内外YAG陶瓷激光器的进展。陶瓷激光器的发展虽然只有短短十几年的时间,但是发展迅速;随着制备工艺的进一步发展,陶瓷激光器将可能有更好的发展前景。     

Spectroscopic and stimulated emission Characteristics of Nd/sup 3+/ in transparent YAG ceramics

Nd: YAG ceramic materials have been synthesized using vacuum sintering technique with the raw materials prepared by the nano-crystalline methods. The spectroscopic studies suggest overall improvement in absorption and emission and reduction in scattering loss. Judd-Ofelt analysis has been employed to compute the relevant spectroscopic and radiative parameters of the material. The SEM and TEM measurements reveal the excellent optical quality of the ceramic with low pore volume and narrow grain boundary. Fluorescence and Raman measurements reveal that the Nd/sup 3+/-doped YAG ceramic is almost equivalent to its single-crystal counterpart in its radiative and nonradiative properties. Individual Stark levels for /sup 2s+1/L/sub J/ manifolds are obtained from the absorption and fluorescence spectra and are analyzed to identify the stimulated emission channels possible in the Nd: YAG ceramic. Laser performance studies favor the use of high-concentration Nd: YAG ceramics in the design of an efficient microchip laser. With 4 at% Nd: YAG ceramic acting as a microchip laser, we obtained a slope efficiency of 40%. High-power laser experiments yield an optical-to-optical conversion efficiency of 30% for Nd (0.6 at%):YAG ceramic as compared to 34% for an Nd (0.6 at%):YAG single crystal. The oscillation experiments at 1.3 mm gives a slope efficiency of 35%. Optical gain measurements conducted in these materials also show values comparable to single crystal, supporting that these materials could be suitable substitutes to single crystals in solid-state laser applications.     

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。     

LD泵浦的Nd:YAG陶瓷激光器

介绍了一种新型的固体激光材料——Nd：Y3Al5O12(Nd：YAG)陶瓷的光学特性,设计并研制成LD泵浦的Nd：YAG陶瓷微型激光器件。阈值泵浦功率为48mW,在泵浦功率为1．5W时获得了516mW的1064nm连续激光输出,光-光转换效率为34．41%。     

高效率高光束质量的半导体侧泵浦激光器

本文论述了大功率半导体侧面泵浦固体激光器的基本原理,简述了半导体泵浦固体激光器的常见特征。结合实际应用,介绍了一种泵浦效率较高的侧面泵浦激光器,其采用9条单片20W的线阵激光二极管条,分成3组均匀排列在直径为3mm的YAG激光晶体周围,使用陶瓷漫反射体组成聚光腔,当808nm激光的注入功率为180W时,得到较为均匀的62.6W的激光输出,光光效率为35.2%。     

Silicon carbide face-cooled 4% ceramic Nd:YAG laser

It has been demonstrated that silicon carbide (SiC) may be used as an efficient heatsinking material for intracavity face cooling of gain media in solid-state lasers. Comparative thermal modelling and temperature distribution measurements of a diode-pumped 4% Nd:YAG ceramic laser medium face cooled by undoped YAG (as a baseline), diamond and SiC lead to the belief that SiC is an effective replacement for much more expensive diamond in this application. Laser performance of a SiC face-cooled 4% Nd:YAG ceramic press-fit stack without AR coatings was demonstrated to have 24% slope efficiency     

Nd:Y2O3透明陶瓷4F3/2-4I11/2跃迁光谱及高效激光输出

报道了采用真空烧结法结合热等静压技术制备的Nd:Y₂O₃透明陶瓷的荧光光谱特性及相关激光输出。通过与Nd:YAG透明陶瓷的荧光光谱对比,表明Nd:Y₂O₃透明陶瓷的4F_3/2-4I_11/2跃迁光谱存在着多个增益相当的谱线,这更有利于实现同时双波长段激光振荡;不同斯塔克子跃迁光谱的离散特性有利于通过腔镜镀膜控制不同波长损耗,获得丰富的1.0~1.1 μm波段激光。利用简单的平平两镜腔结构完成进一步的实验,通过选择的输出镜片镀膜获得了输出功率3.62 W、转换效率40.4%的1074.6 nm和1078.8 nm的双波长输出和输出功率1.7 W、转换效率19.4%的1130.3 nm波长输出。     

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。