摻鐿釔鋁石榴石激光材料.pdf

1、激光材料與元器件是激光技術(shù)發(fā)展的核心和基礎(chǔ)，具有里程碑的作用和意義。世界上第一臺(tái)激光器誕生于1960年，半個(gè)世紀(jì)以來，激光技術(shù)得到迅速發(fā)展，現(xiàn)己廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)術(shù)激光武器(硬殺傷、軟殺傷)、激光制導(dǎo)、激光測(cè)距、激光通訊、先進(jìn)制造技術(shù)(激光加工、激光焊接)、激光醫(yī)療、激光顯示等各個(gè)領(lǐng)域，并進(jìn)入高速發(fā)展期，將造就二十一世紀(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，世界各主要國(guó)家均將其作為國(guó)家戰(zhàn)略高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃。
　　 目前，激光器技術(shù)向著一泵(LD)、兩高(高功率、

2、高能量)、三化(小型化、智能化、集成化)、三超(超短、超快、超強(qiáng))方向發(fā)展，而激光材料是激光技術(shù)發(fā)展的核心和先導(dǎo)。因此，激光材料在高新領(lǐng)域?qū)碛幸?guī)模巨大的激光及元器件應(yīng)用市場(chǎng)需求。
　　 Yb:YAG激光材料(晶體、陶瓷)，具有優(yōu)良的物理與光學(xué)特性，吸收峰(941nm)靠近發(fā)射峰(1030nm)，具有低的量子缺陷和寬的泵浦吸收帶；電子結(jié)4倍，被證明在所有介質(zhì)中它產(chǎn)生的熱效應(yīng)最小。實(shí)踐證明，激光性能、可靠性和成本等方面都明顯優(yōu)于N

3、d:YAG激光基質(zhì)材料。
　　 本文對(duì)Yb:YAG晶體生長(zhǎng)、陶瓷制備及性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　 (1)提出了低真空充保護(hù)氣氛的新工藝，采用中頻感應(yīng)加熱提拉法，設(shè)計(jì)合理的溫場(chǎng)，選擇最佳工藝參數(shù)，生長(zhǎng)了φ20-35mm×40-100mmYb:YAG激光構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有受激態(tài)吸收、上轉(zhuǎn)換或濃度猝滅；熒光壽命長(zhǎng)，儲(chǔ)能比Nd:YAG高；它產(chǎn)生的百分比熱量幾乎比Nd:YAG增益介質(zhì)低晶體。
　　 (2)采用XRD、TG-DT

4、A、吸收光譜、熒光光譜等測(cè)試技術(shù)，對(duì)Yb:YAG晶體的性能進(jìn)行了研究。同時(shí)，還對(duì)晶體缺陷進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與討論。
　　 (3)首次提出一次性退火工藝，給出了最佳的退火工藝參數(shù)，研究了一次退火和二次退火工藝對(duì)晶體質(zhì)量的影響。
　　 (4)對(duì)尺寸為φ3mm×10mmYb:YAG晶體消光比進(jìn)行了研究，消光比為48.6dB。對(duì)φ3mm×10mm激光元件進(jìn)行了光學(xué)均勻性測(cè)試，干涉條紋≤0.095條/25mm，達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。<

5、br>　　 (5)采用3mm×8mm×1mmYb:YAG激光微片，分別利用綠光輸出鏡和黃光輸出鏡實(shí)現(xiàn)1030nm波長(zhǎng)室溫運(yùn)轉(zhuǎn)，結(jié)果表明采用黃光輸出鏡時(shí)，激光性能較好。在泵浦功率為2W時(shí)，閾值功率為189 mW,輸出功率為152.5mW,實(shí)際功率為213.5 mW。光—光轉(zhuǎn)換效率為11.79％，斜效率為11.87％。
　　 (6)采用2mm×2mm×10mmYb:YAG激光微片，研究Yb:YAG晶體的倍頻激光性能。結(jié)果表明：使用

6、綠光出鏡時(shí)，激光性能較優(yōu)。閾值功率為461mW，輸出功率為72.27mW，因此實(shí)際輸出功率為101.18 mW。光—光轉(zhuǎn)化效率為6.57％，斜效率為7.02％。
　　 (7)采用溶膠—凝膠法(sol-gel)和碳酸鹽共沉淀法，合成了Yb:YAG激光陶瓷粉體，探討了反應(yīng)機(jī)理及影響因素。利用TG-DTA、XRD、IR、TEM及光譜分析等測(cè)試手段，研究了粉體的結(jié)構(gòu)、形貌及光譜性能等。
　　 (8)通過前驅(qū)體的煅燒、成型和燒結(jié)等