《透明陶瓷的光學損耗與微結構研究》是依託四川大學，由魏念擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：透明陶瓷的光學損耗與微結構研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：魏念
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為一種新型的固體雷射工作物質，以Nd:YAG為代表的雷射透明陶瓷不僅要有高的透明度，還要有低的光學損耗，這在很大程度上取決於陶瓷的微結構。氣孔、晶界、雜質和色心等缺陷微結構都能引起顯著的光學損耗，並最終使陶瓷的雷射性能變差甚至不能實現雷射振盪。國內外雖對此進行了一些研究，但不系統，難以指導陶瓷燒結研究，嚴重抑制了雷射透明陶瓷的套用。本申請項目旨在通過對雷射透明陶瓷的缺陷微結構分析，建立各缺陷與不同波段的光學損耗的對應關係，弄清雷射透明陶瓷中的光學損耗機理。研究中將結合顯微結構分析和光學性能測試對陶瓷中微結構進行表征，獲得氣孔、晶界、雜質和色心等散射和吸收中心的相關信息，研究它們對陶瓷的光學損耗的影響機理，通過控制粉體製備及陶瓷燒結工藝等將缺陷逐一進行排除。此項目研究將為高質量、低光學損耗的雷射透明陶瓷製備提供依據和指導，促進我國雷射透明陶瓷的突破和快速發展，具有一定的科學價值和現實意義。
結題摘要
作為一種新型的固體雷射工作物質，以Nd:YAG為代表的雷射透明陶瓷不僅要有高的透明度，還要有低的光學損耗，這在很大程度上取決於陶瓷的微結構。氣孔、晶界、雜質和色心等缺陷微結構都能引起顯著的光學損耗，並最終使陶瓷的雷射性能變差甚至不能實現雷射振盪。國內外雖對此進行了一些研究，但不系統，難以指導陶瓷燒結研究，嚴重抑制了雷射透明陶瓷的套用。本申請項目結合顯微結構分析和光學性能測試對陶瓷中微結構進行表征，系統研究了透明陶瓷的氣孔、晶界、雜質和色心等缺陷影響其光學損耗的微觀機制。建立了光學損耗與氣孔散射源的定量關係，提出了協調氣孔和氣孔率以降低氣孔散射損耗的新方法；巧妙構造了陶瓷晶界的模型，經數值計算發現晶界減小了帶隙，提高了折射率，揭示了晶界影響透明陶瓷光學損耗的規律；確定了陶瓷中色心的特徵光譜吸收機制。掌握了散射源關鍵排除技術，獲得了光學損耗極低（0.0028cm-1，和單晶接近）的高質量透明陶瓷；並同時開展透明陶瓷的套用基礎研究，創新性地提出並採用Ce:YAG透明陶瓷同時替代現有LED中的Ce:YAG螢光粉和環氧樹脂或矽膠，獲得了高發光均勻性、高發光效率的透明陶瓷白光LED。此項目研究為高質量、低光學損耗的雷射透明陶瓷製備提供依據和指導，促進我國雷射透明陶瓷的突破和快速發展，具有一定的科學價值和現實意義。
