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)勢而成為固態(tài)激光介質發(fā)展的一個重要方向。稀土摻雜的CaF2透明陶瓷因具有優(yōu)異的光學性能、熱機械性能和穩(wěn)定的物化性質，有望取代單晶，引起了廣大專家學者的極大關注。相對于其他稀土離子，釹離子(Nd3+)有如下優(yōu)點:1.能在近百種不同基質中產(chǎn)生激光，包括晶體、玻璃、陶瓷、液體。2.屬于四能級系統(tǒng)，并且具有一個高量子效率的亞穩(wěn)態(tài)能級。3.從可見到近紅外區(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為基礎的光電子系統(tǒng)或裝置中。所以，以CaF2為基質制備Nd3+∶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X射線衍射儀、場發(fā)射掃描電鏡、透射電鏡等分析手段研究不同的反應溶液濃度及不同Nd離子摻量對Nd3+∶CaF2納米粉體結構、形貌和粒徑的影響。結果表明，反應溶液濃度為1mol/L，Nd離子摻量為5

3、％時的Nd3+∶CaF2納米粉體，顆粒大小均勻，晶粒尺寸介于15-30 nm，團聚輕，分散性好，具有較高的燒結活性。
　　采用熱壓燒結制備Nd3+∶CaF2激光透明陶瓷，研究不同燒結溫度對5％Nd3+∶CaF2透明陶瓷制備的影響，結果表明，1100℃是最佳燒結溫度，溫度過高，陶瓷晶粒過度長大，晶粒尺寸大小不均勻，陶瓷的透明度降低。在1100℃下燒結制備了不同Nd離子摻量的Nd3+∶CaF2透明陶瓷,結果表明摻雜含量為5％時陶瓷的透

4、過率最高。
　　測試了三種不同Nd離子摻量的Nd3+∶CaF2透明陶瓷在796 nm波長激發(fā)下的熒光光譜，以及1053 nm波長處的發(fā)光強度隨時間的變化關系，結果顯示，隨著Nd離子摻量的增加，熒光強度降低，熒光壽命縮短，這主要是Nd離子對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嚴重，本論文擬在Nd3+∶CaF2透明陶瓷中摻入釔離子(Y3+)，通過改變Nd3+周圍的配位結構來抑制熒光