掺Nd钇铝石榴石激光材料

固体 激光 器
半导 体激 光器
化学 激光 器
气体 激光 器
固体激光器的工作物质由两部分构成： ① 激活粒子（真正产生激光的离子） ② 基质材料（传播光束的介质）。
晶体激光器
玻璃激光器
Nd:YAG激光
（Neodymiumdoped Yttrium Aluminium Garnet;Nd:Y 3Al5O12或称之为钇铝石榴石晶体）,钇铝石榴石晶体 为其激活物质，晶体内Nd原子的含量为0.6～1.1%， 属固体激光，发射激光为 红外波长1.064um.属四能 级系统。
2005 年,达信系统公司的研究人员研制的N d: YAG 激
光器获得了创纪录的5 kW 功率输出, 持续工作时间达 到10 s，目前,美国已经开发出激光输出功率更高的固 体激光器。 材料的制备工艺也有较大的进步。D.Hreniak 等报道 了采用低温高压( LT HP) 法制备掺Nd( 原子分数4%) 的Nd: YAG 透明陶瓷, 发光性能也比较好。 中国科学院上海硅酸盐研究所和山东大学研究的有关 材料已经获得了激光输出上海硅酸盐研究所透明Nd: YAG 陶瓷的输出功率达到了10 W, 这是我国目前见诸 报道的最高水平,
钇铝石榴石（������3������������5������12） 属立方晶系，其晶格 常数为������0=1.2002nm 它的分子式结构又 可写成������3������4(������������4)3， 其结构模型见图
Nd:YAG激光器是目前最常用的一类固体激光器，掺钕 钇铝石榴石的参量特别有利于激光作用的产生，YAG 基质硬度高、光学质量好、热导率高；YAG的立方结 构也有利于产生窄的荧光谱线，从而实现高增益,低阈 值的激光运转。 由于受到杂质分凝系数及尺寸的限制, 输出功率小, 发光 效率低, 从而妨碍了单晶的应用。近年来将N d: YAG 做成透明的多晶陶瓷, 逐步克服了这方面的缺点。
在光学领域,Nd: YAG 透明陶瓷是非常优秀的激光基质
材料。 目前, 透明Nd: YAG 陶瓷激光材料的应用发展方向主要 有: 采用高原子分数材料发展高效、高功率微片激光器; 采用掺杂原子分数相对较低而尺寸大的材料发展高功 率激光器; 发展超大尺寸材料用于激光核聚变系统的激 光点火装置。
Nd:YAG
掺钕钇铝石榴石晶体
学号：3110707047 姓名：黎学品
工作物质是激光器的核心，它的主要作用有
2个方面，一个是发出激光，另一个是作为 介质传播光束。 对工作物质有一定的要求： ① 有宽而多的吸收带， ② 亚稳定有较长的寿命 ③ 产生激光时，相应的低能级高于基态能级。
按激光工作物质的性质和状 态分
浆料烘干、过筛、煅烧、粉体成型、 素坯烧结、陶瓷块体退火、双面抛光
Nd:YAG 透明陶瓷
透明陶瓷作为一种多晶结构材料，制备过程中，伴随着 气孔、杂质和晶界等结构缺陷的形成、迁移和消失， 这些缺陷的存在都会对光的传输产生一定得影响。
气孔是影响透明陶瓷光学质量最主要的因素，研究表明， 气孔所引起的光损耗占所有损耗的绝大部分，彻底消 除材料内部气孔，可明显改善材料光学质量。
性能测 试手段 场发射 扫描电 镜
透射电镜 和高分辨 透射电镜
热重-差 热分析
电子探 针
分析共 沉淀法 合成前 驱体的 分解过 程。
分析前驱体 和经过不同 温度煅烧后 所获得的纳 米粉体以及 各种氧化物 原料的颗粒 形貌与分布。
观测到 样品晶 界形貌 和晶界 尺寸以 及衍射 花样并 标定。
晶体 形貌 与颗 粒尺 寸分 析
Nd:YAG 透明陶瓷的制备方 法
固相 反应 法 溶胶凝胶 法
共沉 淀法
水热( 溶剂) 法
热解 法和 燃烧 合成 法
以商业 Al2O3、Y2O3和 Nd2O3粉 体为原料，按照化学计量配比称 量各原料
倒入高纯 Al2O3球磨罐
固 相 反 应 法
加入各种添加剂十六烷基三甲基 溴化铵无水乙醇和高纯 Al2O3磨球 球磨混和均匀，
源自文库
杂质来源主要包括：（一）实验原料本身所包含以及
实验操作过程所带入杂质；（二）实验过程所用烧结 助剂、添加剂以及稀土离子掺杂均被视为杂质引入。
多晶陶瓷中晶粒取向是随机分布，当光通过材料内部， 光从一个晶粒进入相邻的另一个晶粒，如果晶粒间存 在双折射或者有晶间相存在，将对光产生界面反射和 折射，降低材料的光学透过率。