Cr~(4+),Nd~(3+)∶YAG自调Q激光透明陶瓷的光谱性质

以高纯α-Al2O3、Y2O3、Nd2O3和Cr2O3粉体为原料,CaO为电荷补偿剂,正硅酸乙酯(TEOS)为烧结助剂,采用固相反应法和真空烧结技术成功制备了高质量的Cr4 ,Nd3 ∶YAG透明陶瓷。研究了其在室温下的吸收光谱和发射光谱性质,0.1%Cr,1.0%Nd∶YAG(Cr,Nd为摩尔分数,下同)透明陶瓷在808nm处的吸收截面为4.27×10-20cm2,1064nm处的发射截面和荧光寿命分别为1.52×10-20cm2和206μs。由Cr4 ,Nd3 ∶YAG透明陶瓷的吸收和发射光谱计算出的吸收和发射截面,进一步估算了材料的激光性能参数,并对其激光性能进行理论预测。Cr,Nd∶YAG透明陶瓷很可能是一种具有潜力的自调Q激光材料。     

Cr4+,Nd3+:YAG自调Q激光透明陶瓷的光谱性质

以高纯α-Al2O3、Y2O3、Nd2O3和Cr2O3粉体为原料,CaO为电荷补偿剂,正硅酸乙酯(TEOS)为烧结助剂,采用固相反应法和真空烧结技术成功制备了高质量的Cr4 ,Nd3 :YAG透明陶瓷.研究了其在室温下的吸收光谱和发射光谱性质,O.1%Cr,1.0%Nd:YAG(Cr,Nd为摩尔分数,下同)透明陶瓷在808 nm处的吸收截面为4.27×10-20 cm2,1 064 nm处的发射截面和荧光寿命分别为1.52×10-20 cm2和206μs.由Cr4 ,Nd3 :YAG透明陶瓷的吸收和发射光谱计算出的吸收和发射截面,进一步估算了材料的激光性能参数,并对其激光性能进行理论预测.Cr,Nd:YAG透明陶瓷很可能是一种具有潜力的自调Q激光材料.     

Nd∶YAG激光透明陶瓷超细粉体的合成及其性能表征

以Al(NO3)3·9H2O和Y2O3为原料,按YAG化学计量比配成相应的硝酸盐混合液,并用一定量的Nd取代Y,加入尿素沉淀剂,利用无机体系均相沉淀法制备了YAG前驱体.对前驱体进行适当处理,并采用高温热解法在1200℃时制备出Nd∶YAG透明陶瓷超细粉体.通过对粉体样品进行XRD,TG-DTA,SEM和红外光谱分析表明,所合成的YAG超细粉为立方晶系石榴石结构,晶格常数a=12.01nm.粉体样品颗粒度小、粒径均匀、流动性好,粒径在150～200nm之间.     

MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷的制备及光学性能

采用金属醇盐法制备MgAl2O4前躯体,通过高温煅烧2～4h得到纯相MgAl2O4粉体,再将其与YAG∶Ce荧光粉均匀混合,利用热压烧结并结合热等静压处理得到MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷。利用XRD,SEM,EDS和荧光光谱仪对样品进行物相和光学性能分析。实验表明样品由MgAl2O4和YAG两相组成,YAG晶粒均匀地分散在MgAl2O4基质中。样品在340和475nm有两个激发峰。发射光谱在533nm处有一宽峰,属于Ce3+的5d→4f特征跃迁发射,其荧光寿命为59.74ns。结果表明,MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷是一种可用于白光LED的新型荧光材料。     

Nd:YAG激光透明陶瓷超细粉体的合成及其性能表征

以Al(NO3)3·9H2O和Y2O3为原料,按YAG化学计量比配成相应的硝酸盐混合液,并用一定量的Nd取代Y,加入尿素沉淀剂,利用无机体系均相沉淀法制备了YAG前驱体。对前驱体进行适当处理,并采用高温热解法在1200℃时制备出Nd∶YAG透明陶瓷超细粉体。通过对粉体样品进行XRD,TG DTA,SEM和红外光谱分析表明,所合成的YAG超细粉为立方晶系石榴石结构,晶格常数a=12.01nm。粉体样品颗粒度小、粒径均匀、流动性好,粒径在150～200nm之间。     

太阳光泵浦Cr,Nd:YAG透明陶瓷的光谱特性和激光参数

太阳光泵浦激光器可将太阳光直接转化为激光,在空间太阳能发电站、深海等领域有着极大的应用前景,而Cr,Nd∶YAG是一种很有潜力的太阳光泵浦激光介质。本文以高纯Y_2O_3、α-Al_2O_3、Nd_2O_3、Cr_2O_3粉体作为原料,采用固相反应法结合真空烧结技术制备了高光学质量的0.1%Cr,1.0%Nd∶YAG透明陶瓷,并研究了其光谱特性和激光参数。根据太阳辐照光谱和Cr,Nd∶YAG陶瓷的吸收和发射光谱,计算了不同条件下Cr,Nd∶YAG陶瓷激光器的泵浦率、阈值太阳聚光比、有效发射截面、饱和光强和阈值输入功率等激光参数。研究发现0.1%Cr,1.0%Nd∶YAG陶瓷(厚度为1.0 mm)在370 nm和1 064 nm处的直线透过率分别为81.5%和84.0%,晶胞密度为4.57 g/cm~3,光学散射损耗为1.4%cm~(-1),吸收带内的太阳辐照度约是太阳常数的42%。上述研究结果表明Cr,Nd∶YAG陶瓷是理想的太阳光泵浦激光介质,可通过优化聚光系统、泵浦方式和陶瓷尺寸获得高功率激光输出。     

YAG及其掺杂纳米粉体的结构与光学特性

由于透明多晶钇铝石榴石(YAG)陶瓷在高功率全固态激光器中巨大的应用价值,所以其研究在近几年引起了广泛的关注。YAG陶瓷与其单晶材料相比,可以实现大尺寸激光晶体,高掺杂浓度,并且制备的成本低。我们报道水热方法制备的纯YAG和硅、铷掺杂YAG陶瓷纳米粉体中掺杂与煅烧温度对陶瓷相组分、晶格参数和晶粒尺寸的影响。通过XRD和透射电子显微镜表征了YAG陶瓷及掺杂粉体的结构及其受到掺杂和烧结的作用,利用光吸收和发射谱研究了共掺杂和煅烧温度对YAG陶瓷粉体光学特性的影响。结果表 Si⁴⁺和Nd³⁺的共掺杂提高了Nd³⁺在YAG纳米体中的可溶度,促进了YAG相的生成,单相纳米Si/Nd:YAG粉体在920℃煅烧温度即可获得。它的光学特性与报道的单晶Nd:YAG一致。     

Nd∶Y_3Al_5O_(12)单晶及纳米粉体的Raman光谱分析

测量了YAG（Y3Al5O12）/Nd∶YAG单晶、Nd∶YAG前驱物及其在不同温度下煅烧获得粉体的拉曼光谱,对谱峰的振动模式进行了指认,对结果进行了分析。Nd∶YAG前驱物在煅烧时,有一个由非晶态向晶态的转化过程;700℃下烧结前驱物获得非晶态产物的结构中含有AlO4四面体结构;随着煅烧温度的升高,拉曼光谱的变化主要表现在两个方面：一是谱峰半高宽（FWHM）减小,谱峰强度增大;二是一些拉曼光谱谱峰发生了频移,这是纳米多晶粉体的界面组元的有序度提高所致。另外,800℃下煅烧获得的Nd∶YAG纳米粉体的晶格振动模式与Nd∶YAG晶体的晶格振动模式存在差异,这是纳米多晶粉体的界面组元的贡献所致。     

掺钕钆镓石榴石激光陶瓷粉体的研究

优质的纳米前驱体是生成良好透明陶瓷的关键。采用Sol-gel法制得颗粒均匀、粒度小、无团聚、分散性好的Nd:GGG激光陶瓷前驱粉体。对透明陶瓷前驱体进行测试XRD分析,与标准JCPDS卡片对比表明样品属于立方晶系,空间群Ia3d,晶格常数为:A=123.7nm。粉体的最佳烧成温度为1000℃,煅烧时间8h。SEM观察发现,样品纯度高、单分散、颗粒均匀且近似球形,符合制备透明陶瓷的粉体要求。     

激光、激光技术 激光工作物质

TN2442007043141Cr4 ,Nd3 ∶YAG自调Q激光透明陶瓷的光谱性质=Spectroscopic properties of Cr4 ,Nd3 ∶YAGtransparentceramics for self-Q-switched laser[刊,中]/李江(中科院上海硅酸盐研究所.上海(200050)),吴玉松…//发光学报.?2007,28(2).?219-224采用固相反应和真空烧结     

碳酸铵均相共沉淀法制备Nd∶YAG透明激光陶瓷纳米粉体

初步采用碳酸铵作为沉淀剂,采用均相共沉淀法,通过仔细控制沉淀过程的工艺参数,得到了煅烧后可直接生成纯相Nd∶YAG的前驱体。通过热重/差热分析(TG/DTA)、红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等测试手段对前驱物及煅烧粉体进行表征,研究结果表明:碳酸铵和金属离子的摩尔比为7:1时,体系的pH值基本保持在9,无需外加氨水调节溶液的pH值,简化了试验步骤,同时也减少了污染。XRD分析表明,在900℃煅烧该前驱体,得到Nd∶YAG纯晶相;根据谢乐方程计算和TEM分析,经过900℃煅烧所得纳米粉体颗粒尺寸为30～50nm,具有良好的分散性和烧结活性。     

端面抽运Nd∶YAG陶瓷1.83 μm激光

报道了基于Nd∶YAG透明陶瓷4F3/2-4I15/2跃迁实现1.83 m激光输出的研究。采用简单紧凑的平凹腔结构,结合对腔镜镀膜参数的设计,控制其他能级跃迁谱线对应波长激光的透射损耗来抑制较强能级跃迁对应的激光振荡。在入射抽运功率14.6 W的808 nm波长半导体激光端面抽运Nd∶YAG透明陶瓷,获得了0.65 W的1.83 m激光输出,斜率效率5.8%。可见Nd∶YAG透明陶瓷可望成为获得1.8 m波段激光直接输出的激光介质。     

国产掺Nd3+透明薄片陶瓷的光学性能研究

研究了国产透明陶瓷Nd∶YAG和Nd∶YSAG的光学和激光性能.介绍了透明陶瓷Nd∶YAG和Nd∶YSAG的制作方法及其光谱性能,报道了相应的激光实验结果.对于Nd∶YAG薄片激光器,得到了中心波长1 064.2 nm,半高全宽为0.89 nm的激光输出,泵浦阈值功率0.267 W,最大激光输出功率0.319 W.对于Nd∶YSAG薄片激光器,由于荧光寿命比较长,可实现高掺杂,输出激光的中心波长为1 063.8 nm,半高全宽为1.6 nm,最大激光输出功率为0.356 W,斜率效率达23.2％,结果证明国产Nd∶YSAG陶瓷适用于短脉冲薄片激光器.     

不同工艺下YAG:Ce3+荧光粉的超声共沉淀合成及表征

用共沉淀正滴及反滴工艺,以普通共沉淀及超声辅助共沉淀的方式制备了不同YAG∶Ce³⁺前驱体,并通过焙烧前驱体粉末合成了YAG∶Ce³⁺荧光粉。利用XRD、SEM、激光粒度分布仪及荧光分光光度计对所制备样品进行了表征。结果表明,所得样品均为纯相钇铝石榴石结构,反滴工艺下制得的YAG∶Ce³⁺荧光粉的发光强度高于正滴工艺下的同类样品。且相对于普通共沉淀来说,无论正滴还是反滴工艺,通过超声共沉淀方式制得的荧光粉样品均具有更均匀的晶粒粒径、更窄的粒径分布及更高的发光强度。     

高浓度掺钕钇铝石榴石(Nd∶YAG)晶体的光谱与激光特性

测量了高掺杂浓度Nd∶YAG晶体的吸收光谱和荧光寿命。晶体的主吸收峰在 80 8nm处 ,Nd掺杂的摩尔分数为 0 0 30的Nd∶YAG晶体的吸收系数高达 2 0 7cm-1,荧光寿命为 15 0 μs,存在浓度猝灭。进行了钛宝石激光抽运高掺杂浓度Nd∶YAG和Nd∶YVO4 晶体的激光性能对比实验 ,所用Nd∶YAG晶体摩尔分数为 0 0 2 0和 0 0 2 5 ,激光斜率效率分别为 2 9 7%和 32 % ;Nd∶YVO4 晶体摩尔分数为 0 0 30 ,激光斜率效率为 34 7% ,表明了高浓度Nd∶YAG晶体在激光性能上与高浓度的Nd∶YVO4 晶体相当     

光散射PC荧光树脂的制备及光学性能

以聚碳酸酯(PC)粉体、有机硅光扩散剂和YAG∶Ce荧光粉为原料,通过熔融共混法和高温压模法及减薄抛光工艺制备出不同有机硅光扩散剂质量分数的PC/YAG∶Ce光散射荧光树脂样品,通过SEM、XRD、透射光谱和PL的性能分析,表明：荧光树脂样品在500～800 nm光谱范围有较高的透光率,样品的主相都为Y₃Al₅O₁₂,在342和448 nm有两个激发波峰,发射光谱在532 nm有一宽峰,属于Ce3+的5d→4f特征跃迁发射,对应的荧光寿命在61.5 ns左右。把荧光树脂样品应用到白光LED器件的封装获得的光效为81.12 lm/W@100 mA, 说明PC/YAG∶Ce荧光树脂片适用于作白光LED封装的新型荧光材料。     

Nd:Y3Al5O12单晶及纳米粉体的Raman光谱分析

测量了YAG(Y3Al5O12)/Nd:YAG单晶、Nd:YAG前驱物及其在不同温度下煅烧获得粉体的拉曼光谱,对谱峰的振动模式进行了指认,对结果进行了分析.Nd:YAG前驱物在煅烧时,有一个由非晶态向晶态的转化过程;700℃下烧结前驱物获得非晶态产物的结构中含有AlO4四面体结构;随着煅烧温度的升高,拉曼光谱的变化主要表现在两个方面:一是谱峰半高宽(FWHM)减小,谱峰强度增大;二是一些拉曼光谱谱峰发生了频移,这是纳米多晶粉体的界面组元的有序度提高所致.另外,800℃下煅烧获得的Nd:YAG纳米粉体的品格振动模式与Nd:YAG晶体的晶格振动模式存在差异,这是纳米多晶粉体的界面组元的贡献所致.     

V2O5-Al2O3助烧剂对低温烧结Li-Zn微波铁氧体性能的影响

随着现代无线通信技术的进步,微波通信器件向小型化、一体化方向发展,其中低温共烧陶瓷/铁氧体技术是关键所在.针对适用于雷达移相器中的Li-Zn微波铁氧体,本文通过加入V₂O_5-Al₂O₃(VA)助烧剂实现低温烧结(低于950℃),并研究助烧剂添加量及烧结温度对于材料晶体结构、微观形貌以及磁性能(饱和磁感应强度、矫顽力、铁磁共振线宽等)的影响.VA助烧剂的参与可以在降低烧结温度的同时维持Li-Zn微波铁氧体的尖晶石晶体结构,并能促进晶粒的生长,Li-Zn铁氧体的平均晶粒尺寸由最初的0.92μm增至9.74μm.在Li-Zn铁氧体烧结过程中,VA助烧剂中的V₂O₅由于具有较低的熔点会先融化形成液相,促进晶粒的生长;同时具有较高熔点的A1₂O₃可以抑制晶粒的过大增长,使晶粒均匀化.未添加助烧剂与添加VA助烧剂(质量分数为0.18%)制备的铁氧体相比,样品的饱和磁感应强度(B_s)由144 mT增至28...     

白光LED用新型MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷的发光性能

采用金属醇盐法制备MgAl2O4前驱体,通过高温煅烧2～4 h得到纯相MgAl2O4粉体,再将其与YAG∶Ce荧光粉均匀混合,利用热压烧结并结合热等静压处理得到MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷。利用X射线衍射、紫外-可见分光光度计等测试手段对样品进行表征。样品由MgAl2O4和YAG两相组成,在340 nm和475 nm有两个激发峰。发射光谱在533 nm有一宽峰,属于Ce3+的5d→4f特征跃迁发射。该透明陶瓷封装蓝光芯片所得白光LED器件在35 mA驱动下的发光效率为133.47 lm.W-1,其寿命及色温稳定性优于采用传统方式封装的白光LED。实验结果表明MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷是一种可用于白光LED的新型荧光材料。     

Nd:YAG陶瓷与单晶4F3/2–4I13/2跃迁的弱谱线多波长激光性能对比

报道了基于半导体激光端面抽运Nd:YAG的⁴F_3/2–⁴I_13/2 跃迁的弱谱线多波长激光输出. 实验对比了透明陶瓷与单晶材料的激光输出特性, 表明透明陶瓷和单晶材料荧光谱强度的略微差异, 导致了多波长输出时相同两个波长之间的激光强度比在两种材料中的差异. 基于两种耦合输出镜片, 激光阈值都在2 W左右. 在13.5 W的抽运功率下, 基于Nd:YAG透明陶瓷获得了输出功率4.05 W、强度比1 :2的1338与1356 nm双波长激光和输出功率3.65 W、强度比13 : 1的1356与1414 nm 双波长激光, 斜率效率分别达33.9% 和31.9%.