PDF《及其 理论分析 ！》

高折射率 ! , #$ 共掺杂氧化钇透明陶瓷的光谱性质 及其 理论分析! 黄毅华!) ) 江东亮!) # 张景贤!) 林庆玲!) !) (中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 $$$%$) ) (中国科学院研究生院, 北京 !$$$&

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) ( $$( 年!! 月!'

日收到;

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年&

月 日收到修改稿) 采用液相法和真空烧结技术制备了 )$*+,,

-)$*.

/ 共掺杂

0 1- 透明陶瓷样品2样品晶粒均匀, 大小在 !

3 左右, 在晶粒和晶界处都未见气孔2元素线扫描结果表明, +, 离子和 ./ 离子均匀地分布于陶瓷晶粒和晶界处2并测 试了样品的吸收光谱和荧光光谱2样品在主吸收峰 ( !

43 处的吸收截面为 &

)-

5 !$6 &

3 , 主荧光发射峰位于 !$7(

43 处, 实测荧光寿命为 $) (7 382采用 9:,,

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1? 理论计算了 +,- @ 在掺 ./ 氧化钇陶瓷晶体场中的强度参数! ( A , &

, B) , 自发辐射概率、 辐射寿命、 荧光分支比等光谱参数2通过 C;

. 公式计算得到 )$*+,,

-)$*./ 共掺杂

0 1- 透 明陶瓷中 +,- @ 的&

!-D &

!!D 跃迁对应的受激发射截面大小为 )$

5 !$6 &

3

2 结果表明, ./ 离子的掺入可以调节氧 化钇透明陶瓷的晶体场, 有助于制备符合实际需求的固体激光器材料2 关键词:0 1- 透明陶瓷,光谱性质,9:,,

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1? 理论 -.//:&

B E,$7B%,7( $F,(! $G !上海市科委 (批准号:$7F9!&

$$!, $7H9!&

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) 和高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室资助的课题2 # G;

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JI/4KL3/I>

2 8IM2 /M2 M4 !) 引言立方相氧化钇晶体和多晶透明陶瓷由于其优异 的性 能被广泛地应用于固体激光器的基质材料[!―-] 2其化学稳定性高, 透光波段宽, 热稳定性好, 并且没有双折射现象2特别地, 氧化钇热膨胀系数和 0EN 相近, 但其热导率是 0EN 的两倍左右, 因此在 激光器使用过程中可以更好地散热以保持其工作稳 定性 [&

]

2 由于氧化钇的熔点在 &

$$O 以上, 并且在 -$$O时还会发生由立方相到六方相的相变, 所以 氧化钇单晶生长非常困难, 难以获得单晶作为激光 增益介质2而氧化钇陶瓷的烧结温度在其熔点温度 的7$$O以下, 利用烧结活性良好的纳米氧化钇粉 体通过真空烧结技术可以制备出接近理论透过率的 高透明氧化钇陶瓷 [%]

2 +,- @ 在三价稀土离子中被首先用于激光掺杂 且应用最广 [B―'

]

2 目前, 至少有 &

$ 种不同的基质材 料采用钕离子掺杂获得受激发射, 而且从钕激光器 获得的功率较高, 大于任何其他形式的四能级材料2 在室温下即可实现 !)$B, !)-% 和$)'

!

3 的激光振 荡2 $$% 年底, 美国达信公司 [!$] 制备的陶瓷型 +,: 0EN 激光器获得了 % PQ 的功率输出, 持续时间为 !$

82 相比 0EN, 对于氧化钇的研究力度还不够2 $$! 年.: 等[!!] 通过碳酸盐沉淀法制备出具有优异 烧结性能的 +,:

0 1- 粉体, 经过 !7$$O 烧结后, 用.F 端抽运首次获得了氧化钇陶瓷的激光输出, 斜率 效率为 - *, 激光最大输出功率在 !B$ 3Q 左右2 之 后就少有关于 +,:

0 1- 激光输出的相关报道2 0/4K 等[! ] 发现氧化钇晶格中溶解了 %* ./- @ 后, 其晶体 场会发生相应变化, 有利于微型激光器的制备2 9:,,

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1? (9;

1) 理论已经被广泛地应用于计算 各种稀土掺杂材料的光谱参数中 [!-,!&