Nd：YAG粉体的分散性研究

钇铝石榴石(YAG)单晶因其优良的光学性能和稳定的化学性能被广泛用作激光和其它发光基础材料.掺Nd的YAG透明陶瓷激光材料的研究,是十几年来在激光工作物质制备技术领域最为重要的创新.与单晶相比,陶瓷具有容易制造、成本低、尺寸大和掺杂浓度高、可大批量生产等优点,最重要的是陶瓷可以达到与单晶一样的光学和机械性能,然而合成化学纯度高、分散性能好、无团聚、粒度均匀的纳米原料粉体是制备透明YAG陶瓷的关键.Nd: YAG陶瓷粉体制备可采用固相法[1]、溶胶-凝胶法[2]、喷雾热解法[3、4]、共沉淀法[5]、机械化学法[6]等多种合成方法.这些方法中各有优缺点,共沉淀法是一种方法简单,易于控制,成本低廉的一个体系,郭旺[7]、王宏志[8]等所在的研究组对YAG的纯相、前驱体的组成、控制溶液的浓度和沉淀剂的pH值也进行了分析,在这些研究中,虽然都能形成较纯的YAG相,但其颗粒间也有较多的团聚,所以本文着重研究了不同分散剂对YAG粉体分散性的影响.采用共沉淀法合成粉体,在合成粉体时加入不同的分散剂,研究获得分散、无团聚的粉体.     

Ce3+∶YAG闪烁晶体的真空紫外激发光谱特性

掺铈钇铝石榴石(Ce3+∶YAG)晶体是性能优良的闪烁材料. 以同步辐射光源为激发光源研究了单晶Ce3+∶YAG的真空紫外-紫外(VUV-UV)激发光谱和荧光谱. 同时也测量和分析了该晶体的吸收光谱、紫外-可见(UV-VIS)激发光谱和荧光谱.根据光谱测量的结果讨论了激发能在Ce3+∶YAG晶体中的传输过程和在Ce3+离子5d态的直接激发和YAG价带激发下Ce3+∶YAG单晶发光的差别.     

共沉淀法制备掺钕钇铝石榴石透明激光陶瓷的研究

掺钕钇铝石榴石(Nd∶YAG)多晶透明陶瓷具有良好的化学稳定性、光学性能和耐高温性能,是一种很有前途的激光工作物质。以Al(NO3).9H2O,Y2O3,Nd2O3和NH4HCO3为原料,(NH4)2SO4为静电稳定剂,正硅酸乙酯为添加剂,采用共沉淀法和反滴定方式于1100℃合成出分散均匀、团聚程度轻、YAG立方晶相的Nd∶YAG纳米前驱体粉末,经1700℃真空烧结5 h制备出Nd∶YAG透明陶瓷材料。采用TG-DTA,XRD,TEM,FT-PL和FEG-ESEM等测试手段对Nd∶YAG陶瓷材料进行了表征。研究结果表明:前驱体粉末在800℃时为无定型态,当温度达到890℃时析出大量的YAlO3(YAP)和少量的Y3Al5O12(YAG)晶体,当温度达到1012℃时就全部转化为YAG立方晶相;前驱体纳米粉末中存在团聚。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;随着透射光波长的增加,透光率逐渐增加,在可见光区透光率约为45%,在近红外光区透光率约为58%。     

激光/荧光陶瓷成型技术的研究进展

激光/荧光陶瓷具有优异的物理化学和发光稳定性能,在激光、照明和显示领域应用广泛。陶瓷成型技术是实现材料结构功能一体化的重要环节,直接决定了陶瓷关联器件的发光品质和服役行为,是当前研究的热点问题。本文综述了激光/荧光陶瓷成型技术的最新研究进展,系统总结了激光/荧光陶瓷成型的原理、成型方法、技术特征和应用范围,着重分析了各类成型技术在陶瓷制备、结构设计及其性能调控方面的影响。最后,讨论了激光/荧光陶瓷面临的结构设计、素坯成型和光热性能调控等问题,并展望了激光/荧光陶瓷成型-结构-功能-器件一体化的发展趋势。     

钇铝石榴石(YAG)透明陶瓷的研究进展EI北大核心CSCD

钇铝石榴石(Y_(3)Al_(5)O_(12))透明陶瓷具有机械强度高、物化性质稳定,特别是覆盖紫外、可见及红外光透过等优异性能,在固体激光器、导弹穹顶、红外窗口及透明装甲领域有着广泛的应用。本文系统总结了YAG透明陶瓷的制备工艺,包括粉体合成、坯体成型、陶瓷烧结及烧结助剂的选用,对比了不同工艺路线制备YAG透明陶瓷的性能、规格、成本等;就不同稀土离子掺杂对YAG基透明陶瓷性能的影响规律进行了全面阐述;最后通过对现有问题的总结,展望了钇铝石榴石(YAG)透明陶瓷未来的发展趋势。     

Ce,Mn∶YAG单晶的生长及光学性能

采用提拉法生长了白光发光二极管(LED)用Ce,Mn∶YAG单晶,通过X射线衍射(XRD)测试、X射线吸收精细结构(XAFS)测试、吸收光谱和激发发射光谱对其晶相结构、掺杂Mn的价态和光谱特性进行了表征,并研究了晶片厚度及驱动电流的变化对LED器件光电性能的影响.在460 nm蓝光的激发下,Ce,Mn∶YAG单晶的发射光谱可由中心波长526和566 nm的宽带发射峰复合而成.XAFS测试结果表明,所得单晶中掺杂Mn的价态以正二价为主.由于Ce3+和Mn2+在YAG单晶中存在能量传递,荧光光谱中566 nm处的橙色发射峰对应于Mn2+离子4T1→6A1能级的辐射跃迁.     

用于白光LED的硼铝硅酸盐YAG玻璃陶瓷制备

用共沉淀法制得的Y3Al5O12(YAG)∶Ce3+前驱体,混和H3BO3-SiO2-Al2O3-Na2CO3玻璃初始材料,经过1300℃3h煅烧,得到用于白光LED封装的硼铝硅酸盐YAG玻璃陶瓷。用差热分析(DTA)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)等分析方法对产物进行表征。研究发现Al2O3和YAG∶Ce3+前驱体含量对YAG玻璃陶瓷激发和发射光谱强度有重要影响。结果表明,玻璃陶瓷中晶体为10μm左右的YAG,其激发和发射光谱与标准YAG荧光粉光谱一致。当Al2O3和YAG∶Ce3+前驱体含量分别为初始混合材料质量的11.5%和34.6%时,玻璃陶瓷荧光强度达到最大值。用本文制备的硼铝硅酸盐YAG玻璃陶瓷封装成白光LED,在350mA驱动电流下,色坐标为(0.2934,0.3094),相关色温为8020K,显色指数为75.2。     

流延等静压成型法制备YAG:Ce荧光陶瓷：性能及应用

采用水基流延等静压成型工艺,结合高温固相烧结成功制备了YAG:Ce荧光陶瓷。为考察水基流延等静压成型工艺对YAG:Ce荧光陶瓷产品性能的影响,在平行条件下制备了非水基YAG:Ce荧光陶瓷。与非水基荧光陶瓷相比,采用水基流延等静压成型工艺制备的YAG:Ce荧光陶瓷的X射线衍射(XRD)衍射强度明显增强,样品粒径分布更均匀,荧光激发和发射强度明显增强,平均荧光寿命延长,热稳定性提高。因此,基于水基荧光陶瓷的白光,其显色指数(68.8)和发光效率(169.18 lm·W^-1)明显提升。本研究为水基和非水基流延等静压成型-高温固相烧结制备YAG:Ce荧光陶瓷的相关研究奠定了一定的理论和实验依据。     

YA系列晶体的组成分析

YA系列晶体中已广泛应用的有YAG,被认为有潜力而受到重视的是YAP。作为激光晶体的受激发光离子通常是Nd~(3+),为了改善YAG的性能,有的掺入Lu~(3+)。一个完善的材料研究,首先应了解材料的组成。众所周知,组成是材料性能的决定因素之一。当然,从晶体生长的角度来看,研究原料及晶体的化学组成具有同样的重要性。关于该类材料中的Y~(3+)、Al~(3+)和Nd~(3+)的组成分析方法有过报导,其中有的虽快速,但精度差;有的精度较高,但     

5,5'-二(对甲苯基)-2,2'-联1,3,4- 二唑的晶体结构

5,5'-二(取代苯基)-2,2'-联-1,3,4- 二唑化合物可用作闪烁剂、荧光增白剂、激光染料, 电子摄影光敏材料和高稳定性耐热高分子材料中间体体. 为了解它们的结构与性能关系. 研究了用X-射线单晶衍射法测定了它们 的晶体结构.     

四甲川苯乙烯菁染料的合成及其激光性能

合成了一系列四甲川苯乙烯菁染料。以Nd:YAG锁模激光倍频(532nm)作泵浦源,测定了染料的激光性能,包括激光调谐范围、中心激光波长、激光转换效率及稳定性。探讨了该类分子结构与其激光性能之间的关系。     

低温燃烧法合成掺钕钇铝石榴石（Nd：YAG）纳米粉末

以Nd2O3,Y2O3,Al(NO3)3·9H2O,氨水和柠檬酸为原材料,采用低温燃烧法合成出分散均匀、团聚轻的掺钕钇铝石榴石(Nd∶YAG)纳米粉末,该方法有效地解决了固相合成的高反应温度以及化学沉淀法的颗粒团聚问题。采用TG-DTA,XRD,FT-IR和TEM测试手段对纳米粉末进行了表征,同时测量了(Nd0.01Y0.99)3Al5O12陶瓷素胚以及烧结体的荧光发射光谱。研究结果表明:YAG晶相的形成温度为850℃,在煅烧过程中出现YAP中间相,并于1050℃完全转化为YAG晶相。采用低温燃烧法合成的粉末材料其颗粒尺寸随热处理温度的不同在20~50nm范围波动。(Nd0.01Y0.99)3Al5O12陶瓷体的有效激发发射截面积(σin)为4.03×10-19cm2,比同组成的单晶高44%。     

高流明密度激光照明用光转换材料

激光白光光源具有亮度高、响应速度快和传输距离远等优点,在汽车照明、显示、工业照明及高铁舰船等远程照明领域获得广泛应用。然而,随着流明密度不断增加,对光转换材料提出了更高的要求。本文对激光照明用粉体、单晶、玻璃、陶瓷等光转换材料的国内外研究进展进行了综述;简要分析了当前光转换材料温度猝灭现象的主要原因;提出了实现高流明密度激光照明应用所需要解决的关键问题,最后对其发展趋势进行了展望。     

TM2+: Ⅱ-Ⅵ族中红外激光材料

TM²⁺:Ⅱ-Ⅵ族化合物以其可调谐范围宽、激发态吸收小、吸收和发射截面大以及室温下量子效率高等优点已成为目前最具发展潜力的中红外激光材料.本文回顾了近年来TM²⁺:Ⅱ-Ⅵ族中红外激光材料在国内外的发展现状,分别从TM²⁺:Ⅱ-Ⅵ族材料在激光器件上的应用以及该材料的制备方法两方面进行综述.在对该材料结构和分类进行介绍的基础上,对典型TM²⁺:Ⅱ-Ⅵ族中红外激光材料的激光性能进行了详细概述,系统列举了此类中红外激光单晶和多晶材料的制备方法,指出了该领域目前存在的问题,并对其发展前景及研究趋势做了展望.     

桥链七甲川菁的合成及光性能

菁是一种具有多功能用途的染料,除用作卤化银感光材料及有机光导材料的光谱增感剂、光记录材料中记录介质外,还可作为染料激光器中用的激光染料.我们曾合成了四甲川苯乙烯菁、五甲川(艹粦)及五甲川吡喃鎓等红外染料作为激光染料,测定了它们的光性能.本文合成了具有桥链的七甲川菁,研究了这些桥链七甲川菁的吸收光谱及荧光光谱,并以YAG激光倍频(532nm)作泵浦源,测定了它们的激光调谐范围、中心波长及激光转换效率.     

金属硫氰酸根配合物FeHg(SCN)~4, MnHg(SCN)~4的合成、晶体结 构与非线性光 学性质的研究

合成了配合物晶体FeHg(SCN)~4和MnHg(SCN)~4。用单晶X射线衍射方法测定了这两个晶体的结构。以尿素为标准样品用粉末晶体倍频1064nm的Nd:YAG激光,测得其倍频光强度分别为:FeHg(SCN)~4,0.6倍于尿素;MnHg(SCN)~4,50倍于尿素,后者显示了作为新的非线性光学材料的发展前景。     

白光LED用Ce:YAG单晶的光学性能与掺杂浓度分析

采用提拉法生长Ce∶YAG单晶,通过X射线衍射和激发发射光谱对其晶相结构和光谱特性进行了表征,研究了Ce∶YAG单晶封装白光LED的最佳掺杂浓度.在455 nm蓝光激发下,Ce∶YAG单晶的发射光谱可由中心波长526 nm(5d12E gГ8g→4f12F7/2Г8u)的宽发射带(500~650 nm)组成;激发光谱由343 nm(4f12F5/2Г7u→5d1 2E gГ7g)和466 nm(4f12F5/2Г7u→5d1 2E gГ8g)2个激发峰组成;Stokes位移为2448 cm-1,Huang-Rhys因子为6.12.研究结果表明,Ce∶YAG单晶中Ce离子掺杂浓度与封装的白光LED之间有对应关系,在650 nm红粉调节下Ce离子最佳掺杂浓度范围为0.034~0.066.     

金属硫氰酸根配合物FeHg(SCN)_4,MnHg(SCN)_4的合成、晶体结构与非线性光学性质的研究

合成了配合物晶体FeHg(SCN)_4和MnHg(SCN)_4用单晶X射线衍射方法测定了这两个晶体的结构.以尿素为标准样品用粉末晶体倍频1064nm的Nd:YAG激光,测得其倍频光强度分别为:FeHg(SCN)_4,0.6倍于尿素;MnHg(SCN)_4,50倍于尿素.后者显示了作为新的非线性光学材料的发展前景.     

Nd:YAG纳米粉体的制备和光谱性质

采用共沉淀方法，以碳酸氢铵（NthHC03）为沉淀剂制备得到Nd：YAG前驱物，将其在不同的温度下煅烧并采用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、荧光光谱分析等技术对样品进行了表征。在900～1000℃下煅烧前驱物，出现YAP和YAM中间相并对共沉淀法中间相出现的原因进行了分析；获得纯YAG晶相的煅烧温度为1100℃，晶粒粒度分布约为40～80nm，具有良好的分散性。光谱研究表明Nd：YAG纳米粉体的发光性能良好，其红外光谱及荧光光谱与单晶无明显的差异。     

稀土激光晶体的发展和现状

稀土激光晶体主要指发光中心为稀土离子的激光晶体材料,这种晶体用专门的单晶炉生长,大尺寸的晶体通常用引上法或坩埚下降法生长,小尺寸的单晶用高温熔盐法生长,长出的优质单晶体经过加工成为适用于激光器的晶体棒或晶体条块,做为激光工作物质,用到相应的激光器件上可以产生激光。稀土离子的激光发射主要是利用能级间的电子跃迁,三价稀土离子主要是4f~N组态内的f-f跃迁,这种跃迁在自由离子状态是禁戒的,在晶体中由奇次晶