高濃度摻釹納米復(fù)合發(fā)光材料的制備及性能的研究.pdf

1、自第一臺紅寶石激光器問世以來，激光器及其相關(guān)技術(shù)得到了快速發(fā)展，其中高功率、高重復(fù)率激光器的研發(fā)一直是人們不懈追求的目標(biāo)。而這一目標(biāo)受到了激光材料發(fā)展的制約。目前應(yīng)用最廣泛的激光材料，不論是激光晶體、激光玻璃還是透明陶瓷都存在一些無法克服的缺點，它們難以滿足新一代激光器所需的高功率、高重復(fù)率要求。與傳統(tǒng)材料相比，流體納米復(fù)合激光材料不但具有傳統(tǒng)材料所具有的發(fā)光效率高，光束質(zhì)量好的特點，而且成功地解決了普通材料在高功率工作狀態(tài)下散熱差，易

2、于過熱使材質(zhì)受損的熱管理問題。本文結(jié)合該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，制備了具有高濃度、強熒光，長壽命這些特點的流體納米復(fù)合發(fā)光材料，并對所制備材料的光學(xué)性能進行了測試和研究。
　　全文的主要研究內(nèi)容及研究結(jié)果如下：
　　1.采用溶膠-凝膠熱處理過程制備了形貌良好的Nd:Re2Zr2O7納米顆粒，并使用多種大型儀器對該納米材料進行了相關(guān)化學(xué)及光學(xué)性質(zhì)的表征測試。結(jié)果顯示該方法所得的Nd:Re2Zr2O7納米顆粒粒徑分布均勻，在50-60

3、nm內(nèi)，該材料存在不同程度的濃度猝滅作用，隨著Nd3+濃度的增加，Nd3+特征發(fā)射峰890 nm，1053 nm，1320 nm的發(fā)光強度逐漸減弱，1053 nm處(4F3/2→4I11/2)熒光壽命逐漸縮短。該方法制備的納米顆粒表面存在殘余的羥基，該材料在Nd3+相關(guān)吸收峰處均有一定的吸收。但該方法制備所得材料存在不同程度的團聚現(xiàn)象，不利于在匹配液中進行分散來制備流體激光材料。
　　2.分別采用固相合成法與液相合成法，制得多元稀

4、土氟化物K5NdLi2F10納米晶體，并使用多種大型儀器對該納米材料進行了相關(guān)化學(xué)及光學(xué)性質(zhì)的表征測試。結(jié)果顯示固相合成法所得K5NdLi2F10納米晶體尺寸約在90-130 nm，但存在不同程度的團聚現(xiàn)象。液相合成法所制備的K5NdLi2F10納米晶體粒徑分布均勻，成規(guī)則的立方體，粒徑尺寸約30-40 nm，分散性良好，無明顯團聚出現(xiàn)。K5NdLi2F10中Nd3+絕對濃度可達(dá)3.61×1021個/cm3，該材料于865 nm、104

5、8 nm和1332 nm處均具有較強熒光發(fā)射，濃度猝滅作用較小，4F3/2→4I11/2躍遷(1048 nm)的熒光壽命可達(dá)303.4μs，這證明了K5NdLi2F10納米晶體是一種具有高濃度，強熒光，長壽命的納米發(fā)光材料。所使用的液相合成法是一種針對合成K5NdLi2F10納米晶體而設(shè)計的全新合成路線，為這類多元稀土氟化物的制備提供了新思路。該法制備的K5NdLi2F10納米晶體因其良好的形貌和分散性，對于流體激光材料來說是一個不錯的

6、候選對象。
　　3.采用PEG-400作為分散劑，液相合成法所制得的K5NdLi2F10納米晶體進行分散，制得K5NdLi2F10/PEG-400納米復(fù)合發(fā)光材料。它具有高濃度，強發(fā)光，長壽命，大發(fā)射截面等諸多優(yōu)點，同時其液態(tài)可流動的特點保證了其在高功率工作狀態(tài)下散熱良好，是一種具有較大潛質(zhì)的流體發(fā)光材料。該材料于865 nm，1048 nm和1332 nm處均具有較強熒光發(fā)射，接近常用的3 mol％釹玻璃，濃度猝滅作用較小，4F