Nd：YAG陶瓷激光晶體的制備研究.pdf

1、摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)是一種重要的四能級(jí)固體激光工作物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著納米陶瓷的制備技術(shù)和高真空無(wú)壓燒結(jié)工藝的發(fā)展，高度透明的激光陶瓷因具有優(yōu)良的激光性能和制備工藝方面的優(yōu)勢(shì)得到廣泛的重視。YAG晶體具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、透明度、化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性:YAG的立方結(jié)構(gòu)也有利于產(chǎn)生窄的熒光譜線，從而實(shí)現(xiàn)高增益，低閾值的激光運(yùn)轉(zhuǎn)。在YAG結(jié)構(gòu)中三價(jià)釹替換三價(jià)的釔，不需要電荷補(bǔ)償。因此Nd:YAG激光器成為目前應(yīng)用最廣

2、泛的固體激光系統(tǒng)。 本論文主要利用微波均相沉淀法制備YAG納米粉體，利用凝膠注模成型法進(jìn)行坯體成型，通過(guò)低真空燒結(jié)進(jìn)行坯體燒結(jié)，在粉體的成型與燒結(jié)等工藝方面開(kāi)展了具有一定創(chuàng)新意義的研究工作。重點(diǎn)有以下幾個(gè)方面: 在凝膠注模成型過(guò)程中研究不同pH值條件下分散劑含量對(duì)漿料的zeta電位及其穩(wěn)定性的影響。得出的結(jié)論是在較高的pH值條件，分散劑具有更好的分散效果。在pH值為9-10，分散劑的濃度為0.27％時(shí)，YAG漿料具有最好

3、的分散性能。通過(guò)對(duì)分散機(jī)理的研究發(fā)現(xiàn)，研究當(dāng)中采用的分散劑符合靜電-位阻分散機(jī)理。 在凝膠注模成型漿料的制備過(guò)程中為了獲得穩(wěn)定、良好的漿體和成型出致密、均勻和具有良好燒結(jié)性的坯體，對(duì)影響漿料粘度，凝化時(shí)間的各個(gè)因素進(jìn)行研究。確定了漿體中固相含量在50-55％，單體含量占粉體質(zhì)量4％，引發(fā)劑含量占單體質(zhì)量的0.62％，固化溫度在60-70℃，可以獲得良好的漿料來(lái)成型坯體。 燒結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)成型方法、燒結(jié)溫度和添加燒結(jié)助劑及

4、其用量對(duì)燒結(jié)體的微觀結(jié)構(gòu)有較大的影響。對(duì)不同成型方法得到的素坯進(jìn)行燒結(jié)研究發(fā)現(xiàn)凝膠注模成型出坯體中的氣孔多為連通的，氣孔的大小和分布較均勻；而干壓法成型則是在很大的壓力作用下，坯體氣孔大小及分布不均勻，且氣孔多為不連通孔。燒結(jié)制度的影響:低溫階段晶粒長(zhǎng)大不明顯；而中溫階段晶粒生長(zhǎng)顯著，氣孔明顯減少，并且出現(xiàn)不連通氣孔，到高溫階段，由于不連通氣孔增多，故晶粒大小變化不大，致密化速度也變緩。燒結(jié)助劑及其用量的影響:添加劑的量為0.6wt.％