醇水共沉淀法制备Yb:YAG透明陶瓷及其性能研究

摘要

Yb:YAG透明陶瓷由于具有宽的吸收带和发射带、高增益、低的热负载、长的荧光寿命、高的量子效率等优点而成为有应用前景的高功率固体激光器用增益介质.本研究优化了粉体的性能并制备了高透明的Yb:YAG陶瓷.以碳酸氢铵为沉淀剂,分别以纯水或乙醇/水混合物为溶剂,采用共沉淀法合成了5at％Yb:YAG纳米粉体.在1250°C下煅烧4 h得到的所有粉体均为纯YAG相.与纯水溶剂制备的粉体相比,醇水溶剂制备的粉体具有更小的平均晶粒尺寸和更低的团聚程度.以醇水溶剂制备的粉体为原料,采用真空烧结法在不添加烧结助剂的情况下成功制备了5at％Yb:YAG透明陶瓷,并对1500～1825°C烧结20 h和1800°C烧结10～50 h所得陶瓷的微观结构和直线透过率进行了探究.除在1825°C下烧结20 h所得的陶瓷外,其余的5at％Yb:YAG陶瓷都具有均匀的微观结构.在1800°C下烧结50 h制备的5at％Yb:YAG陶瓷具有最高的光学质量,在1100和400 nm处的直线透过率分别为78.6％和76.7％(样品厚度为2.2 mm).该Yb:YAG透明陶瓷在937 nm处的吸收截面为5.03×10-21 cm2,在1031 nm处的发射截面为13.48×10-21 cm2.