稀土离子掺杂((Y,Lu,Gd) 3 (Al,Sc) 5 O 12 激光陶瓷的组分设计与性能调控
发布时间：2023-06-13 22:11
激光二极管(LD)泵浦的固体激光器是最常见的激光器,广泛应用于工业、医疗、军事、科研等领域。由基质材料和激活离子组成的固体激光增益介质是固体激光器的核心组成部分。稀土离子掺杂的钇铝石榴石(RE:YAG)陶瓷作为综合性能优异的激光材料,已经被广泛的研究并应用。目前,固体激光器的发展趋势为高功率激光的输出、新的激光波段的需求和时间更快的脉冲激光的产生等;另外,对激光增益介质而言,激活离子高浓度的掺杂也非常必要。而稀土离子掺杂的纯YAG基质透明陶瓷由于固有的物理化学性能的限制,无法很好的满足这些新的需求。稀土离子掺杂的多组分石榴石基(RE:(Y,Lu,Gd)3(Al,Sc)5O12)激光陶瓷在保留了RE:YAG激光陶瓷一些优异的性能同时,可以通过基质设计改性实现性能的提升。一方面,部分离子的取代可以实现局域晶体场的起伏,增加激活离子的发射峰半高宽,进而更有利于锁模脉冲激光生成以及改变激光的波长等激光特性;另一方面,取代离子还对材料热导率以及激活离子掺杂浓度有较大的影响。通过选择合适的离子进行格位取代,可以制备出满足以上激光器发...
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 固体激光器的组成及发展
1.2 稀土离子掺杂YAG激光增益介质
1.2.1 稀土激活离子
1.2.2 YAG基质的物化特性
1.3 稀土离子掺杂多组分石榴石基激光陶瓷的设计原理及研究现状
1.3.1 稀土离子掺杂多组分石榴石基透明陶瓷的设计原理
1.3.2 稀土离子掺杂多组分石榴石基激光陶瓷的研究现状
1.4 稀土离子掺杂多组分石榴石基激光陶瓷的制备技术
1.4.1 反应烧结法
1.4.2 非反应烧结法
1.5 论文选题依据及研究内容
1.5.1 选题依据
1.5.2 研究内容
第2章 实验原料、设备及表征方法
2.1 实验原料与化学试剂
2.2 实验设备
2.3 测试表征方法
2.3.1 密度测试
2.3.2 场发射扫描电镜
2.3.3 X射线衍射
2.3.4 热重-差热分析
2.3.5 BET比表面积
2.3.6 直线透过率
2.3.7 吸收光谱
2.3.8 Yb(
3+)掺杂陶瓷样品荧光光谱及上能级寿命
2.3.9 Tm3+掺杂陶瓷样品荧光光谱及上能级寿命
第3章 稀土离子掺杂Y3ScxAl5-xO12透明陶瓷的制备及光谱调控
3.1 引言
3.2 实验过程
3.3 商业原料粉体的性能表征及Yb:YSAG陶瓷的烧结致密化行为
3.4 Yb:Y3ScAl4O12 透明陶瓷掺杂浓度的优化
3.4.1 不同掺杂浓度Yb:Y3ScAl4O12 透明陶瓷的微观结构与相组成
3.4.2 不同掺杂浓度Yb:Y3ScAl4O12 透明陶瓷的光学特性
3.4.3 10at.%Yb:Y3ScAl4O12 透明陶瓷的激光特性
3.5 Sc3+含量对10at.%Yb:Y3Scx Al5-x O12 透明陶瓷的影响
3.5.1 Sc3+含量对10at.%Yb:Y3Scx Al5-x O12 陶瓷相组成及微观结构的影响.
3.5.2 Sc3+含量对10at.%Yb:Y3Scx Al5-x O12 透明陶瓷光学特性的影响
3.5.3 10at.%Yb:Y3Scx Al5-x O12 透明陶瓷的激光特性
3.6 Sc3+的引入对4at.%Tm:Y3ScAl4O12 透明陶瓷的影响
3.6.1 4at.%Tm:Y3ScAl4O12 陶瓷的烧结致密化行为及相组成
3.6.2 4at.%Tm:Y3ScAl4O12 透明陶瓷的光学特性
3.6.3 4at.%Tm:Y3ScAl4O12 透明陶瓷的激光特性
3.7 本章小结
第4章 Yb:LuxY3-xAl5O12透明陶瓷的制备及性能表征
4.1 引言
4.2 实验过程
4.3 不同掺杂浓度Yb:Lu1.5Y1.5Al5O12 透明陶瓷的性能表征
4.3.1 不同浓度掺杂Yb:Lu1.5Y1.5Al5O12 陶瓷的微观结构及相组成
4.3.2 不同掺杂浓度Yb:Lu1.5Y1.5Al5O12 透明陶瓷的光学特性
4.4 不同Lu3+含量15at.%Yb:LuxY3-x Al5O12 透明陶瓷的性能表征
4.4.1 不同Lu3+含量15at.%Yb:LuxY3-x Al5O12 陶瓷的微观结构及相组成
4.4.2 不同Lu3+含量15at.%Yb:LuxY3-x Al5O12 透明陶瓷的光学特性
4.5 本章小结
第5章 Yb:GdxY3-xAl5O12透明陶瓷的制备及性能研究
5.1 引言
5.2 实验过程
5.3 结果与讨论
5.3.1 真空烧结条件对10at.%Yb:GdxY3-x Al5O12 透明陶瓷光学质量的影响
5.3.2 Gd3+含量对10at.%Yb:GdxY3-x Al5O12 陶瓷微观结构及相组成的影响
5.3.3 Gd3+含量对10at.%Yb:GdxY3-x Al5O12 透明陶瓷光谱特性的影响
5.4 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3833394
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 固体激光器的组成及发展
1.2 稀土离子掺杂YAG激光增益介质
1.2.1 稀土激活离子
1.2.2 YAG基质的物化特性
1.3 稀土离子掺杂多组分石榴石基激光陶瓷的设计原理及研究现状
1.3.1 稀土离子掺杂多组分石榴石基透明陶瓷的设计原理
1.3.2 稀土离子掺杂多组分石榴石基激光陶瓷的研究现状
1.4 稀土离子掺杂多组分石榴石基激光陶瓷的制备技术
1.4.1 反应烧结法
1.4.2 非反应烧结法
1.5 论文选题依据及研究内容
1.5.1 选题依据
1.5.2 研究内容
第2章 实验原料、设备及表征方法
2.1 实验原料与化学试剂
2.2 实验设备
2.3 测试表征方法
2.3.1 密度测试
2.3.2 场发射扫描电镜
2.3.3 X射线衍射
2.3.4 热重-差热分析
2.3.5 BET比表面积
2.3.6 直线透过率
2.3.7 吸收光谱
2.3.8 Yb(
3+)掺杂陶瓷样品荧光光谱及上能级寿命
2.3.9 Tm3+掺杂陶瓷样品荧光光谱及上能级寿命
第3章 稀土离子掺杂Y3ScxAl5-xO12透明陶瓷的制备及光谱调控
3.1 引言
3.2 实验过程
3.3 商业原料粉体的性能表征及Yb:YSAG陶瓷的烧结致密化行为
3.4 Yb:Y3ScAl4O12 透明陶瓷掺杂浓度的优化
3.4.1 不同掺杂浓度Yb:Y3ScAl4O12 透明陶瓷的微观结构与相组成
3.4.2 不同掺杂浓度Yb:Y3ScAl4O12 透明陶瓷的光学特性
3.4.3 10at.%Yb:Y3ScAl4O12 透明陶瓷的激光特性
3.5 Sc3+含量对10at.%Yb:Y3Scx Al5-x O12 透明陶瓷的影响
3.5.1 Sc3+含量对10at.%Yb:Y3Scx Al5-x O12 陶瓷相组成及微观结构的影响.
3.5.2 Sc3+含量对10at.%Yb:Y3Scx Al5-x O12 透明陶瓷光学特性的影响
3.5.3 10at.%Yb:Y3Scx Al5-x O12 透明陶瓷的激光特性
3.6 Sc3+的引入对4at.%Tm:Y3ScAl4O12 透明陶瓷的影响
3.6.1 4at.%Tm:Y3ScAl4O12 陶瓷的烧结致密化行为及相组成
3.6.2 4at.%Tm:Y3ScAl4O12 透明陶瓷的光学特性
3.6.3 4at.%Tm:Y3ScAl4O12 透明陶瓷的激光特性
3.7 本章小结
第4章 Yb:LuxY3-xAl5O12透明陶瓷的制备及性能表征
4.1 引言
4.2 实验过程
4.3 不同掺杂浓度Yb:Lu1.5Y1.5Al5O12 透明陶瓷的性能表征
4.3.1 不同浓度掺杂Yb:Lu1.5Y1.5Al5O12 陶瓷的微观结构及相组成
4.3.2 不同掺杂浓度Yb:Lu1.5Y1.5Al5O12 透明陶瓷的光学特性
4.4 不同Lu3+含量15at.%Yb:LuxY3-x Al5O12 透明陶瓷的性能表征
4.4.1 不同Lu3+含量15at.%Yb:LuxY3-x Al5O12 陶瓷的微观结构及相组成
4.4.2 不同Lu3+含量15at.%Yb:LuxY3-x Al5O12 透明陶瓷的光学特性
4.5 本章小结
第5章 Yb:GdxY3-xAl5O12透明陶瓷的制备及性能研究
5.1 引言
5.2 实验过程
5.3 结果与讨论
5.3.1 真空烧结条件对10at.%Yb:GdxY3-x Al5O12 透明陶瓷光学质量的影响
5.3.2 Gd3+含量对10at.%Yb:GdxY3-x Al5O12 陶瓷微观结构及相组成的影响
5.3.3 Gd3+含量对10at.%Yb:GdxY3-x Al5O12 透明陶瓷光谱特性的影响
5.4 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3833394
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