掺Nd钇铝石榴石激光材料

Nd:YAG掺钕钇铝石榴石晶体

学号：3110707047

姓名：黎学品工作物质是激光器的核心，它的主要作用有2个方面，一个是发出激光，另一个是作为介质传播光束。对工作物质有一定的要求：有宽而多的吸收带，亚稳定有较长的寿命产生激光时，相应的低能级高于基态能级。按激光工作物质的性质和状态分固体激光器半导体激光器化学激光器气体激光器固体激光器的工作物质由两部分构成：激活粒子（真正产生激光的离子）基质材料（传播光束的介质）。

晶体激光器玻璃激光器Nd:YAG激光（Neodymiumdoped

Yttrium

Aluminium

Garnet;Nd:Y3Al5O12或称之为钇铝石榴石晶体）,钇铝石榴石晶体为其激活物质，晶体内Nd原子的含量为0.6～1.1%，

属固体激光，发射激光为红外波长1.064um.属四能级系统。钇铝石榴石（𝑌3𝐴𝑙5𝑂12）属立方晶系，其晶格常数为𝑎0=1.2002nm它的分子式结构又可写成𝐿3𝐵4(𝐴𝑂4)3，其结构模型见图

Nd:YAG激光器是目前最常用的一类固体激光器，掺钕钇铝石榴石的参量特别有利于激光作用的产生，YAG基质硬度高、光学质量好、热导率高；YAG的立方结构也有利于产生窄的荧光谱线，从而实现高增益,低阈值的激光运转。由于受到杂质分凝系数及尺寸的限制,输出功率小,发光效率低,从而妨碍了单晶的应用。近年来将Nd:YAG做成透明的多晶陶瓷,逐步克服了这方面的缺点。Nd:YAG透明陶瓷的制备方法固相反应法共沉淀法溶胶-凝胶法水热(溶剂)法热解法和燃烧合成法以商业Al2O3、Y2O3和Nd2O3粉体为原料，按照化学计量配比称量各原料倒入高纯Al2O3球磨罐加入各种添加剂十六烷基三甲基溴化铵无水乙醇和高纯Al2O3磨球球磨混和均匀，浆料烘干、过筛、煅烧、粉体成型、素坯烧结、陶瓷块体退火、双面抛光Nd:YAG透明陶瓷固相反应法透明陶瓷作为一种多晶结构材料，制备过程中，伴随着气孔、杂质和晶界等结构缺陷的形成、迁移和消失，这些缺陷的存在都会对光的传输产生一定得影响。影响Nd:YAG

透明陶瓷光学质量的因素气孔是影响透明陶瓷光学质量最主要的因素，研究表明，气孔所引起的光损耗占所有损耗的绝大部分，彻底消除材料内部气孔，可明显改善材料光学质量。杂质来源主要包括：（一）实验原料本身所包含以及实验操作过程所带入杂质；（二）实验过程所用烧结助剂、添加剂以及稀土离子掺杂均被视为杂质引入。多晶陶瓷中晶粒取向是随机分布，当光通过材料内部，光从一个晶粒进入相邻的另一个晶粒，如果晶粒间存在双折射或者有晶间相存在，将对光产生界面反射和折射，降低材料的光学透过率。性能测试手段

热重-差热分析分析共沉淀法合成前驱体的分解过程。场发射扫描电镜分析前驱体和经过不同温度煅烧后所获得的纳米粉体以及各种氧化物原料的颗粒形貌与分布。透射电镜和高分辨透射电镜观测到样品晶界形貌和晶界尺寸以及衍射花样并标定。电子探针晶体形貌与颗粒尺寸分析2005年,达信系统公司的研究人员研制的Nd:YAG激光器获得了创纪录的5kW功率输出,持续工作时间达到10s，目前,美国已经开发出激光输出功率更高的固体激光器。材料的制备工艺也有较大的进步。D.Hreniak等报道了采用低温高压(LTHP)法制备掺Nd(原子分数4%)的Nd:YAG透明陶瓷,发光性能也比较好。中国科学院上海硅酸盐研究所和山东大学研究的有关材料已经获得了激光输出上海硅酸盐研究所透明Nd:YAG陶瓷的输出功率达到了10W,这是我国目前见诸报道的最高水平,国外研究状况在光学领域,Nd:YAG透明陶瓷是非常优秀的激光基质材料。目前,透明Nd:YAG陶瓷激光材料的应用发展方向主要有:采用高