中国科学院上海光学精密机械研究所

<正>激光与光电子材料研究发展中心中国科学院上海光学精密机械研究所激光与光电子材料研究发展中心从事晶体材料研究已有40多年的历史,研究方向主要包括:激光晶体、宽禁带半导体衬底晶体、大尺寸蓝宝石晶体、新型发光勺闪烁晶体、光学及光电功能晶体材料等。目前,中心可以提供的主要产品包括:1.激光晶体Ti:Al2O3,Nd:YLF,Nd:YAG,Cr:YAG,Nd:YVO4,Nd,GGG,Yb.YAG,Yb:GSO等;2.高温超导薄膜基片MgO,LaAlO3,SrTiO3,LAST,NdGaO3,YSZ等,3.磁性薄膜与铁电薄膜基片     

单晶MgO基片超精密加工技术研究

单晶MgO具有良好的物理化学性能及光学性能,是性能优异的薄膜基片及光学零件材料,广泛应用于高温超导、航空航天、光电技术等领域.用作薄膜生长的基片必须具有高精度超光滑无损伤的表面,而单晶MgO是典型的硬脆难加工材料,这对MgO晶体的超精密加工技术提出了很高的要求.本文介绍了单晶MgO的特性及其应用领域,针对高温超导薄膜制备对MgO基片的要求,讨论了现有的MgO基片加工工艺存在的问题,分析了几种可用于MgO基片超精密加工的先进工艺技术的特点和应用研究现状.     

φ200mm蓝宝石晶体生长工艺研究

采用单晶提拉炉成功生长出φ200mm ×180mm大尺寸Al2O3晶体.探讨了晶体生长工艺参数和晶体开裂之间的关系,并讨论了晶体中的热应力、热应变、温度梯度、提拉速度之间的关系,分析了影响晶体质量主要是晶体开裂的原因,设计出生长大尺寸Al2O3晶体的最佳工艺条件.     

新型压电晶体Sr3 Ga2 Ge4 O14的性能表征

采用坩埚下降法以及坩埚密封技术,成功生长了直径50mm的新型压电晶体Sr3Ga2Ge4O14.测试了晶体的晶格常数、热膨胀系数、密度、硬度和透过光谱等基本物理性能.测试结果表明:晶体热膨胀系数明显小于石英晶体,而且α11和α33相对比较接近,有利于该晶体用作声表面波用基片材料.在250～2500nm波段范围内,其透过率均大于80;,优于相同结构的La3Ga5SiO14晶体,是一种潜在的激光基质晶体材料.     

非线性光学材料NaBa4Al2B8O18Cl3的固相合成与晶体生长

本文采用高温固相反应法在800℃合成了NaBa4Al2B8O18Cl3多晶粉末,探索了生长NaBa4Al2B8O18Cl3晶体的助熔剂,采用顶部籽晶技术分别以NaF和LiCl作助熔剂成功生长出NaBa4Al2B8O18Cl3透明晶体,晶体最大尺寸为22mm×22mm×15mm.粉末倍频测试测得NaBa4Al2B8O18Cl3晶体的粉末倍频强度为KDP的0.5～1.0倍.     

一种异极矿仿制品—钠硅灰石微晶玻璃的研究

借助光学显微镜和、扫描电镜、X射线粉晶衍射仪和电子探针等仪器设备,对异极矿仿制品的物理光学特征、内部结构、物相组成以及化学成分等方面进行了详细的研究.结果表明:研究样品为块状钠硅灰石微晶玻璃,浅绿蓝色到蓝色,可见白色点状物和表面孔洞,玻璃光泽,半透明至微透明,斑状结构,内部可见针状、柱状晶体以及扫帚状晶体集合体,折射率1.51,比重2.49.在物理光学参数和内部结构方面与异极矿都有一定的差异.钠硅灰石微晶玻璃的原始材料属于Na2O-CaO-SiO2成分体系或Na2O-CaO(MgO)-SiO2成分体系,并含有少量的Al2O3和CuO,采用烧结法制备而成,其浅绿蓝色到蓝色的色调是Ca2和Fe3+的综合作用的结果.     

以透辉石为烧结助剂的Al2O3陶瓷的力学性能和显微结构

利用无压烧结方法制备了添加透辉石的Al2O3基陶瓷,研究了烧结温度和保温时间对Al2O3基陶瓷的相对密度、硬度、抗弯强度和断裂韧性的影响,探讨了烧结工艺参数对Al2O3陶瓷力学性能和微观结构的影响.结果表明,Al2O3陶瓷的力学性能随烧结温度和保温时间变化趋势与材料密度的变化趋势一致;添加透辉石的Al2O3陶瓷在1520 ℃烧结140 min时,具有最佳的综合力学性能;显微结构分析表明,Al2O3陶瓷的力学性能受到其气孔率、晶粒发育情况和断裂模式的影响.     

水热法制备微米级钇铝石榴石(YAG)晶体

本文采用水热法,以Al(OH)3和Y2O3为前驱物,3 mol/L KOH作矿化剂,高温430 ℃,反应24 h,合成了微米级Y3Al5O12晶体.对合成材料的结构和形貌进行了测量分析,用差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)测量分析了热性能.实验结果表明,所合成产物的成分、结构与前驱物中Y2O3与Al(OH)3的摩尔比有关.当Y∶ Al的摩尔比为1∶ 3时合成的纯相钇铝石榴石Y3Al5O12(YAG)晶体,呈立方体形,最大尺度超过100 μm.     

Co2+,Er3+:Y3Al5O12晶体的生长及其吸收特性

应用中频感应提拉法成功生长出新型的Co2+,Er3+:Y3Al5O12晶体.研究了室温下晶体的吸收光谱性能.结合Er3+:Y3Al5O12晶体的光谱,并利用调Q判据对Co2+,Er3+:Y3Al5O12晶体调Q特性进行了简单的分析.结果表明Co2+,Er3+:YAG晶体是一种很有潜力的自调Q激光晶体.     

凝胶注模成型Al2O3陶瓷的显微结构及力学性能研究

以Al2O3粉为原料,TiO2+MgO为烧结助剂,琼脂糖为单体,聚丙烯酸铵为分散剂,利用凝胶注模及无压烧结工艺制备了Al2O3陶瓷.研究了琼脂糖固化机制、烧结助剂作用机理以及琼脂糖含量对Al2O3陶瓷坯体及烧结体的显微结构及力学性能的影响规律.试验结果表明,琼脂糖利用内部氢键的结合,形成三维网络状结构,将Al2O3粉原位凝固成型.TiO2+MgO烧结助剂使材料实现了液相烧结机制,有利于降低材料的烧结温度及促进致密化进程.随着琼脂糖含量增加,坯体的致密度、坯体及烧结体的抗弯强度均呈先增大后减小趋势.当琼脂糖含量为0.5wt;时,Al2O3陶瓷的抗弯强度达到最大值.