Nd3+-CaF2透明陶瓷的制備及性能研究.pdf

1、透明陶瓷與單晶材料相比具有成本低、摻雜含量高等優(yōu)勢(shì)而成為固態(tài)激光介質(zhì)發(fā)展的一個(gè)重要方向。稀土摻雜的CaF2透明陶瓷因具有優(yōu)異的光學(xué)性能、熱機(jī)械性能和穩(wěn)定的物化性質(zhì)，有望取代單晶，引起了廣大專(zhuān)家學(xué)者的極大關(guān)注。相對(duì)于其他稀土離子，釹離子(Nd3+)有如下優(yōu)點(diǎn):1.能在近百種不同基質(zhì)中產(chǎn)生激光，包括晶體、玻璃、陶瓷、液體。2.屬于四能級(jí)系統(tǒng)，并且具有一個(gè)高量子效率的亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)。3.從可見(jiàn)到近紅外區(qū)域，有很多條吸收帶，能確保有效的泵浦。4.一

2、些吸收帶能與GaAs-GaAlAs激光器的發(fā)射帶有效的耦合，因此Nd3+很適合用于以GaAs為基礎(chǔ)的光電子系統(tǒng)或裝置中。所以，以CaF2為基質(zhì)制備N(xiāo)d3+∶CaF2激光陶瓷具有極其重要的意義。
　　采用直接沉淀法制備摻釹氟化鈣納米粉體，通過(guò)X射線衍射儀、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、透射電鏡等分析手段研究不同的反應(yīng)溶液濃度及不同Nd離子摻量對(duì)Nd3+∶CaF2納米粉體結(jié)構(gòu)、形貌和粒徑的影響。結(jié)果表明，反應(yīng)溶液濃度為1mol/L，Nd離子摻量為5

3、％時(shí)的Nd3+∶CaF2納米粉體，顆粒大小均勻，晶粒尺寸介于15-30 nm，團(tuán)聚輕，分散性好，具有較高的燒結(jié)活性。
　　采用熱壓燒結(jié)制備N(xiāo)d3+∶CaF2激光透明陶瓷，研究不同燒結(jié)溫度對(duì)5％Nd3+∶CaF2透明陶瓷制備的影響，結(jié)果表明，1100℃是最佳燒結(jié)溫度，溫度過(guò)高，陶瓷晶粒過(guò)度長(zhǎng)大，晶粒尺寸大小不均勻，陶瓷的透明度降低。在1100℃下燒結(jié)制備了不同Nd離子摻量的Nd3+∶CaF2透明陶瓷,結(jié)果表明摻雜含量為5％時(shí)陶瓷的透

4、過(guò)率最高。
　　測(cè)試了三種不同Nd離子摻量的Nd3+∶CaF2透明陶瓷在796 nm波長(zhǎng)激發(fā)下的熒光光譜，以及1053 nm波長(zhǎng)處的發(fā)光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系，結(jié)果顯示，隨著Nd離子摻量的增加，熒光強(qiáng)度降低，熒光壽命縮短，這主要是Nd離子對(duì)之間的偶極相互作用所致。
　　由于Nd3+∶CaF2透明陶瓷中Nd離子的濃度猝滅效應(yīng)嚴(yán)重，本論文擬在Nd3+∶CaF2透明陶瓷中摻入釔離子(Y3+)，通過(guò)改變Nd3+周?chē)呐湮唤Y(jié)構(gòu)來(lái)抑制熒光