固体激光用Nd:Lu2O3透明陶瓷的制备和光学性能研究（英文）
来源期刊：无机材料学报2021年第2期
论文作者：刘子玉 TOCI Guido PIRRI Angela PATRIZI Barbara 冯亚刚 陈肖朴 胡殿君 田丰 吴乐翔 VANNINI Matteo 李江
文章页码：210 - 216
关键词：Nd:Lu2O3透明陶瓷;共沉淀法;两步烧结;光学性能;激光性能;
摘 要：Nd:Lu2O3材料由于具有高热导率、低声子能量和优异的光学特性而成为非常有前景的高功率固体激光器用的增益介质。但Lu2O3单晶的熔点超过2400℃,难以生长,而Lu2O3陶瓷既能在低温下制备,又具有与晶体相当的光学性质和激光性能从而备受关注。本研究制备了高透明的Nd:Lu2O3陶瓷并对其光学性质和激光性能进行探究。以共沉淀法制备的纳米粉体为原料,采用真空烧结结合热等静压（HIP）两步烧结法制备了1.0at%Nd:Lu2O3透明陶瓷。对制备的粉体、素坯和陶瓷的微结构进行了表征:HIP后处理的陶瓷平均晶粒尺寸是724.2nm。厚度为1.0mm的1.0at%Nd:Lu2O3透明陶瓷在1100 nm处的直线透过率是82.4%,样品在806 nm处的吸收截面为1.50×10–20 cm2,而根据荧光光谱计算得到的发射截面为6.5×10–20 cm2。分别在878.8和895.6 nm波长激发下, 1.0at%Nd:Lu2O3透明陶瓷4F3/2→4I11/2跃迁的平均荧光寿命均为169ms。当输出耦合镜的透过率TOC=2.0%时,退火后的1.0at%Nd:Lu2O3透明陶瓷获得了最大输出功率为0.47 W的准连续（QCW）激光输出,斜率效率为8.7%。本研究成功制备了显微结构均匀、高透明度的1.0at%Nd:Lu2O3陶瓷,并展示了其在固体激光增益介质领域的广阔应用潜力。
刘子玉1,2，TOCI Guido3，PIRRI Angela4，PATRIZI Barbara3，冯亚刚1,2，陈肖朴1,2，胡殿君1,2，田丰1,2，吴乐翔1，VANNINI Matteo3，李江1,2
1. 中国科学院上海硅酸盐研究所透明光功能无机材料重点实验室2. 中国科学院大学材料与光电研究中心3. 意大利国家研究委员会国立光学研究所4. 意大利国家研究委员会“Carrara”应用物理研究所
摘 要：Nd:Lu2O3材料由于具有高热导率、低声子能量和优异的光学特性而成为非常有前景的高功率固体激光器用的增益介质。但Lu2O3单晶的熔点超过2400℃,难以生长,而Lu2O3陶瓷既能在低温下制备,又具有与晶体相当的光学性质和激光性能从而备受关注。本研究制备了高透明的Nd:Lu2O3陶瓷并对其光学性质和激光性能进行探究。以共沉淀法制备的纳米粉体为原料,采用真空烧结结合热等静压（HIP）两步烧结法制备了1.0at%Nd:Lu2O3透明陶瓷。对制备的粉体、素坯和陶瓷的微结构进行了表征:HIP后处理的陶瓷平均晶粒尺寸是724.2nm。厚度为1.0mm的1.0at%Nd:Lu2O3透明陶瓷在1100 nm处的直线透过率是82.4%,样品在806 nm处的吸收截面为1.50×10–20 cm2,而根据荧光光谱计算得到的发射截面为6.5×10–20 cm2。分别在878.8和895.6 nm波长激发下, 1.0at%Nd:Lu2O3透明陶瓷4F3/2→4I11/2跃迁的平均荧光寿命均为169ms。当输出耦合镜的透过率TOC=2.0%时,退火后的1.0at%Nd:Lu2O3透明陶瓷获得了最大输出功率为0.47 W的准连续（QCW）激光输出,斜率效率为8.7%。本研究成功制备了显微结构均匀、高透明度的1.0at%Nd:Lu2O3陶瓷,并展示了其在固体激光增益介质领域的广阔应用潜力。
关键词：Nd:Lu2O3透明陶瓷;共沉淀法;两步烧结;光学性能;激光性能;
