摻釹有機(jī)激光材料的制備與性能研究.pdf

1、稀土無機(jī)晶體、玻璃等固體激光材料存在著工藝條件要求苛刻、生產(chǎn)成本高、散熱性差等許多問題,在應(yīng)用上受到了一定的限制;開發(fā)低成本、易加工、高性能、易散熱的有機(jī)材料作為激光介質(zhì)成為了一個(gè)重要的研究熱點(diǎn)。本文從激光介質(zhì)的加工成本和散熱性兩方面分別研究了兩大摻釹有機(jī)激光材料。
　　 第一部分,基于有機(jī)材料易加工、低成本的優(yōu)勢(shì),我們研究了具有高發(fā)射截面和優(yōu)良激光特性的摻釹聚合物激光材料。
　　 采用本體聚合方法制備出了均勻、透明的N

2、d3+配合物摻雜的PMMA塊狀材料,對(duì)配合物的單晶結(jié)構(gòu)和介質(zhì)的熱性能進(jìn)行了分析。另外對(duì)介質(zhì)進(jìn)行了吸收、熒光及壽命等光學(xué)性質(zhì)表征,討論了配合物分子內(nèi)配體與稀土離子間的能量轉(zhuǎn)移機(jī)理;Judd-Ofelt理論對(duì)光學(xué)性質(zhì)的分析結(jié)果表明,聚合物介質(zhì)具有良好的激光特性,其中Nd3+的受激發(fā)射截面高達(dá)2.75×10-20cm2,不僅比報(bào)道的Nd3+配合物摻雜的有機(jī)體系高,而且超過了LaF3:Nd等無機(jī)固體激光材料。聚合物本身特有的抗彎曲等優(yōu)良的機(jī)械性

3、能和易加工性,使得本材料很可能成為未來低成本、高增益有機(jī)固體激光介質(zhì)的候選材料。
　　 第二部分,基于液體流動(dòng)性好、散熱佳,可以避免在高功率運(yùn)行中熱效應(yīng)的影響,我們?cè)O(shè)計(jì)開發(fā)了摻雜納米的有機(jī)液體材料,旨在獲得高重復(fù)率、高功率的液體激光介質(zhì)。以納米作為摻雜主體,是考慮納米顆粒具有獨(dú)特的微觀晶格特性和光學(xué)特性,以期在有機(jī)體系中獲得無機(jī)材料的優(yōu)良激光特性。具體如下:
　　 采用溶液燃燒法合成了摻釹氧化釔納米(Nd0.1Y0.9)

4、2O3,使用表面修飾的方法對(duì)納米進(jìn)行了有機(jī)包覆,再將其分散于DMF中制備出了均勻、透明且穩(wěn)定的新型液體激光介質(zhì)。采用FTIR、TEM等表征方法對(duì)修飾前后的納米及介質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比研究。對(duì)透明的液體激光介質(zhì)進(jìn)行了吸收、熒光發(fā)射、熒光衰減等光學(xué)性質(zhì)表征;同時(shí)運(yùn)用J-O理論對(duì)介質(zhì)的光學(xué)性能進(jìn)行了詳細(xì)的討論。Nd3+在介質(zhì)中的受激發(fā)射截面為1.73×10-20cm2,熒光分之比β為0.460,這兩個(gè)重要的激光參數(shù)與一些無機(jī)固體激光材料相當(dāng);另外釹離