《超低散射損耗雷射透明陶瓷》是依託中國人民大學，由曹永革擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超低散射損耗雷射透明陶瓷
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：曹永革
- 依託單位：中國人民大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
稀土摻雜釔鋁石榴石YAG雷射透明陶瓷是高功率和高能全固態雷射器的最佳增益介質。大幅度降低雷射透明陶瓷的散射損耗達到塊體單晶水平是實現其工程化套用的前提條件。在陶瓷多晶體系中，高散射損耗情形下的名類散射源對散射損耗的影響規律已基本明晰，但在散射損耗低於1%cm-1的低散射基礎上，散射機理尚不清楚。我國目前可以做到1%cm-1水平。本項目擬重點研究在散射損耗低於1%cm-1的低散射基礎上，陶瓷內部各類散射源對散射損耗的影響機制，以及通過微結構調控實現陶瓷的超低散射損耗，使YAG陶瓷散射損耗小於0.2%cm-1達到接近塊體YAG單晶的水平。
結題摘要
透明雷射陶瓷作為雷射增益介質具有摻雜濃度高、均勻可控，尺寸大，易於製備複合結構，生長周期短等優勢。在高功率輸出方面受制於散射損耗，包括：微氣孔、晶界尺寸以及色心點缺陷等，產生較大的熱效應，降低了雷射輸出功率和效率，嚴重影響了雷射光束質量。本項目從高純度球形原料粉體的製備，成型工藝調節與燒結助劑的選擇三個方面開展研究工作，通過最佳化條件極大地降低了陶瓷的散射損耗，實現了Re:YAG和Re:LuAG (Re= Yb, Nd)透明陶瓷的連續雷射輸出。Nd:YAG碟片樣品測試結果表明散射損耗3‰ cm-1，光學均勻性1.4×10-5，內部應力3nm/cm，消光比達41.67dB。同時，我們利用流延成型技術製備了複合波導結構雷射透明陶瓷YAG/Nd:YAG/YAG, YAG/Nd:LuAG/YAG, YAG/Yb:LuAG/YAG，有效降低了熱效應，實現了波導界面的原子級控制，系統的研究了連續雷射輸出性能和界面處的離子擴散行為。將Cr:YAG包邊的複合Yb:YAG陶瓷測試，結果為光學均勻性10-6級，消光比42.90dB，內部應力小於0.924nm/cm。本項目通過製備高活性球形粉體，微結構調控晶界尺寸與粒子擴散行為和降低色心點缺陷，實現了降低透明雷射陶瓷的散射損耗的目標，在高性能雷射透明陶瓷方面做出了有價值的探索性工作，對進一步降低散射損耗製備高質量雷射透明陶瓷有積極的指導意義。
