摻Nd釔鋁石榴石激光材料

Nd:YAG摻釹釔鋁石榴石晶體

學號：3110707047

姓名：黎學品工作物質(zhì)是激光器的核心，它的主要作用有2個方面，一個是發(fā)出激光，另一個是作為介質(zhì)傳播光束。對工作物質(zhì)有一定的要求：有寬而多的吸收帶，亞穩(wěn)定有較長的壽命產(chǎn)生激光時，相應的低能級高于基態(tài)能級。按激光工作物質(zhì)的性質(zhì)和狀態(tài)分固體激光器半導體激光器化學激光器氣體激光器固體激光器的工作物質(zhì)由兩部分構(gòu)成：激活粒子（真正產(chǎn)生激光的離子）基質(zhì)材料（傳播光束的介質(zhì)）。

晶體激光器玻璃激光器Nd:YAG激光（Neodymiumdoped

Yttrium

Aluminium

Garnet;Nd:Y3Al5O12或稱之為釔鋁石榴石晶體）,釔鋁石榴石晶體為其激活物質(zhì)，晶體內(nèi)Nd原子的含量為0.6～1.1%，

屬固體激光，發(fā)射激光為紅外波長1.064um.屬四能級系統(tǒng)。釔鋁石榴石（??3????5??12）屬立方晶系，其晶格常數(shù)為??0=1.2002nm它的分子式結(jié)構(gòu)又可寫成??3??4(????4)3，其結(jié)構(gòu)模型見圖

Nd:YAG激光器是目前最常用的一類固體激光器，摻釹釔鋁石榴石的參量特別有利于激光作用的產(chǎn)生，YAG基質(zhì)硬度高、光學質(zhì)量好、熱導率高；YAG的立方結(jié)構(gòu)也有利于產(chǎn)生窄的熒光譜線，從而實現(xiàn)高增益,低閾值的激光運轉(zhuǎn)。由于受到雜質(zhì)分凝系數(shù)及尺寸的限制,輸出功率小,發(fā)光效率低,從而妨礙了單晶的應用。近年來將Nd:YAG做成透明的多晶陶瓷,逐步克服了這方面的缺點。Nd:YAG透明陶瓷的制備方法固相反應法共沉淀法溶膠-凝膠法水熱(溶劑)法熱解法和燃燒合成法以商業(yè)Al2O3、Y2O3和Nd2O3粉體為原料，按照化學計量配比稱量各原料倒入高純Al2O3球磨罐加入各種添加劑十六烷基三甲基溴化銨無水乙醇和高純Al2O3磨球球磨混和均勻，漿料烘干、過篩、煅燒、粉體成型、素坯燒結(jié)、陶瓷塊體退火、雙面拋光Nd:YAG透明陶瓷固相反應法透明陶瓷作為一種多晶結(jié)構(gòu)材料，制備過程中，伴隨著氣孔、雜質(zhì)和晶界等結(jié)構(gòu)缺陷的形成、遷移和消失，這些缺陷的存在都會對光的傳輸產(chǎn)生一定得影響。影響Nd:YAG

透明陶瓷光學質(zhì)量的因素氣孔是影響透明陶瓷光學質(zhì)量最主要的因素，研究表明，氣孔所引起的光損耗占所有損耗的絕大部分，徹底消除材料內(nèi)部氣孔，可明顯改善材料光學質(zhì)量。雜質(zhì)來源主要包括：（一）實驗原料本身所包含以及實驗操作過程所帶入雜質(zhì)；（二）實驗過程所用燒結(jié)助劑、添加劑以及稀土離子摻雜均被視為雜質(zhì)引入。多晶陶瓷中晶粒取向是隨機分布，當光通過材料內(nèi)部，光從一個晶粒進入相鄰的另一個晶粒，如果晶粒間存在雙折射或者有晶間相存在，將對光產(chǎn)生界面反射和折射，降低材料的光學透過率。性能測試手段

熱重-差熱分析分析共沉淀法合成前驅(qū)體的分解過程。場發(fā)射掃描電鏡分析前驅(qū)體和經(jīng)過不同溫度煅燒后所獲得的納米粉體以及各種氧化物原料的顆粒形貌與分布。透射電鏡和高分辨透射電鏡觀測到樣品晶界形貌和晶界尺寸以及衍射花樣并標定。電子探針晶體形貌與顆粒尺寸分析2005年,達信系統(tǒng)公司的研究人員研制的Nd:YAG激光器獲得了創(chuàng)紀錄的5kW功率輸出,持續(xù)工作時間達到10s，目前,美國已經(jīng)開發(fā)出激光輸出功率更高的固體激光器。材料的制備工藝也有較大的進步。D.Hreniak等報道了采用低溫高壓(LTHP)法制備摻Nd(原子分數(shù)4%)的Nd:YAG透明陶瓷,發(fā)光性能也比較好。中國科學院上海硅酸鹽研究所和山東大學研究的有關(guān)材料已經(jīng)獲得了激光輸出上海硅酸鹽研究所透明Nd:YAG陶瓷的輸出功率達到了10W,這是我國目前見諸報道的最高水平,國外研究狀況在光學領(lǐng)域,Nd:YAG透明陶瓷是非常優(yōu)秀的激光基質(zhì)材料。目前,透明Nd:YAG陶瓷激光材料的應用發(fā)展方向主要有:采用高