本发明专利技术公开了一种Nd3+掺杂(Y1-xScx)2O3激光透明陶瓷及其制备方法，属特种陶瓷材料制造工艺技术领域。本发明专利技术采用高纯Nd2O3、Y2O3和Sc2O3纳米粉为原料，在较低温度条件下，采用固相烧结法制备Nd3+掺杂(Y1-xScx)2O3激光透明陶瓷。通过本发明专利技术方法制得的Nd3+掺杂(Y1-xScx)2O3激光透明陶瓷，根据检测实验证实具有较宽的发射带宽，可用于实现超短锁模脉冲激光输出。本发明专利技术方法制得的Nd3+掺杂(Y1-xScx)2O3激光透明陶瓷与现有Y2O3-Sc2O3体系单晶相比，制备工艺简单，制造成本低，有利于工业规模化生产，扩充了该领域固体激光材料的种类。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种Nd3+掺杂(Y1-xScx)2O3，属特种陶瓷材料制造工艺
。本专利技术采用高纯Nd2O3、Y2O3和Sc2O3纳米粉为原料，在较低温度条件下，采用固相烧结法制备Nd3+掺杂(Y1-xScx)2O3激光透明陶瓷。通过本专利技术方法制得的Nd3+掺杂(Y1-xScx)2O3激光透明陶瓷，根据检测实验证实具有较宽的发射带宽，可用于实现超短锁模脉冲激光输出。本专利技术方法制得的Nd3+掺杂(Y1-xScx)2O3激光透明陶瓷与现有Y2O3-Sc2O3体系单晶相比，制备工艺简单，制造成本低，有利于工业规模化生产，扩充了该领域固体激光材料的种类。【专利说明】Nd3+掺杂(Y HScg2O3
本专利技术涉及一种陶瓷材料及其制备工艺，特别是涉及一种固体激光陶瓷材料及其制备工艺，应用于激光增益介质和特种陶瓷制造工艺
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技术介绍
自脉冲激光器问世以来，超短脉冲激光在超快物理、生物、化学等领域发挥着越来越重要的作用。钛宝石(Ti=Al2O3)激光器是目前可以获得最短脉冲、使用最多的超快激光装置。然而其所用的泵浦源具有体积大、电效率低、价格昂贵等缺点，限制了它作为商用飞秒激光器向便携式、低成本方向的发展。高功率二极管半导体激光器(LD)的飞速发展给掺Yb3+激光材料在飞秒激光领域的应用提供了便利的泵浦源，然而Yb 3+掺杂的激光增益介质是三能级系统，三能级系统的阈值较高，不容易实现激光振荡。Nd3+是较早被人们研宄的一种稀土离子，Nd3+掺杂的激光增益介质是四能级系统，具有阈值低、量子效率高、受激辐射面大，易实现激光振荡。因此，对Nd3+掺杂的激光增益介质的开发和研宄具有重要意义。 其中立方结构Sc2O3具有优异的化学、光学及机械性能，是一种优异的掺Nd 3+激光基质材料。该材料的热导率很高，达到16.5W/mK，适于高功率激光输出，因此在高功率超短脉冲激光等方面具有诱人的应用前景。根据锁模原理，只有宽的发射带宽才能获得超短的脉冲宽度，但NchSc2O3的发射带宽仍显不够。如果要实现更短的脉冲激光输出，就必须增大其带宽。通过将Nd: Sc2O3与其他Nd3+掺杂倍半氧化物复合，可实现两种材料发射峰的叠加，获得更宽的发射带宽，有利于超短锁模激光脉冲的实现。相图显示Y2O3与Sc2O3可按任意比例固溶，形成立方相固溶体。该材料具有与LuScOJg似的无序结构，可实现掺杂离子发射峰的非均匀展宽。这一现象已在Nd:YScO#P Er = YScO3单晶中得到了证实。然而目前这方面的研宄仅停留在YScO3单晶材料，尚无相关陶瓷材料的报道。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种Nd3+掺杂(Y hScJA，所制备的透明陶瓷材料具有较宽的发射带宽，与现有Y2O3-Sc2O3体系单晶相比，制备工艺简单，制造成本低，有利于工业规模化生产，能用于超短锁模脉冲激光器，适于实现超短锁模激光脉冲输出，扩充了该领域固体激光材料的种类。 为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用下述技术方案: 一种Nd3+掺杂(Y ^Scx) 203激光透明陶瓷，以Y 203和Sc 203为基体材料，以Nd 203为掺杂材料，制成Nd3+掺杂的Y2O3-Sc2O3体系透明陶瓷复合材料，按不同氧化物组分占透明陶瓷复合材料的物质摩尔量摩尔百分比来计算，各氧化物组分配比如下4(1203为1.0 at.%、Y203为0~99 at.%、Sc2O3为 0~99 at.%。 本专利技术还提供一种Nd3+掺杂(YhScx)2O3激光透明陶瓷的制备方法，包括以下步骤: a.采用重量百分比含量为99.99%的高纯Nd2O3、重量百分比含量为99.99%的Y2O3和重量百分比含量为99.99%的Sc2O3的纳米粉为原料，以Y2O3和Sc2O3为基体材料，以Nd2O3为掺杂材料，掺入量均以摩尔百分比为计，各原料组分的摩尔量配比如下删203为1.0 at.%、Y2O3为 0~99 at.%、Sc 2。3为 0~99 at.% ；b.将按在步骤a中的配方配制好的基体材料和掺杂材料进行搅拌，充分均匀混和，并对混合料无水乙醇中进行湿法混磨5小时；c.将在步骤b中经混磨后的混合料在90°C温度下烘干，然后在1200°C下预烧8~10小时；d.再次将在步骤c中经过预烧的混合料无水乙醇中进行湿法混磨5小时；e.将再次在步骤d中经混磨后的混合料在90°C温度下烘干，随后进行造粒，得到粉料；f.将在步骤e中造粒后的粉料干压成型，然后在200MPa的冷等静压下将粉料压成片状生坯试样；g.将在步骤f中制备的生坯试样置于钼丝氢气炉或真空炉中进行烧结，烧结温度范围为1600?1700°C，保温时间为20~25小时，最终获得致密的Nd3+掺杂(Y ^xScx) 203透明激光陶瓷。 本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点:1.本专利技术采用高纯Nd203、Y20#PSc 203纳米粉为原料，在较低温度条件下，采用固相烧结法制备Nd3+掺杂(Y 激光透明陶瓷，相比单晶，本专利技术制备的透明陶瓷材料烧结温度低，周期短，掺杂浓度高且掺杂均匀性好，能大尺寸制备，故采用陶瓷工艺制备Nd3+掺杂的Y2O3-Sc2O3体系透明陶瓷具有十分重要的商业价值；2.本专利技术以高纯纳米粉为原料，采用陶瓷工艺制备出了可用于超短锁模脉冲激光的Nd3+掺杂(YhScx)2O3透明激光陶瓷，该透明陶瓷材料具有较宽的发射带宽，适于实现超短锁模激光脉冲输出；3.本专利技术相比现有Y2O3-Sc2O3体系单晶，制备工艺简单，所制备的陶瓷材料组织致密均匀，制造成本低，有利于工业规模化生产。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术实施例一的Nd3+掺杂的Y203-Sc203体系的透明陶瓷的发射光谱。 【具体实施方式】 本专利技术的优选实施例详述如下:实施例一:在本实施例中，一种Nd3+掺杂(Y激光透明陶瓷的制备方法，包括以下步骤:a.采用重量百分比含量为99.99%的高纯Nd2O3、重量百分比含量为99.99%的Y2O3和重量百分比含量为99.99%的Sc2O3的纳米粉为原料，以Y2O3和Sc2O3为基体材料，以Nd2O3为掺杂材料，掺入量均以摩尔百分比为计，各原料组分的摩尔量配比如下删203为1.0 at.%、Y2O3为 49.5 at.%、Sc 203为 49.5at.% ；b.将按在步骤a中的配方配制好的基体材料和掺杂材料进行搅拌，充分均匀混和，并对混合料无水乙醇中进行湿法球磨5小时；c.将在步骤b中经球磨后的混合料在90°C温度下烘干，然后在1200°C下预烧8小时；d.再次将在步骤c中经过预烧的混合料放入球磨罐中，并在无水乙醇中进行湿法球磨5小时；e.将再次在步骤d中经混磨后的混合料在90°C温度下烘干，随后进行造粒，得到粉料；f.将在步骤e中造粒后的粉料干压成型，然后在200MPa的冷等静压下将粉料压成片状生坯试样；g.将在步骤f中制备的生坯试样置于钼丝氢气炉或真空炉中进行烧结，烧结温度范围为1600°C，保温时间为20小时，最终获得致密的Nd3+掺杂(Y hScJA透明激光陶瓷。 在本专利技术实例中，N本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Nd3+掺杂(Y1‑xScx)2O3激光透明陶瓷，以Y2O3和Sc2O3为基体材料，其特征在于， 以Nd2O3为掺杂材料，制成Nd3+掺杂的Y2O3‑Sc2O3体系透明陶瓷复合材料，按不同氧化物组分占透明陶瓷复合材料的物质摩尔量摩尔百分比计算，各氧化物组分配比如下：Nd2O3为1.0 at.%、Y2O3为0~99 at.%、Sc2O3为0~99 at.%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卢青，杨秋红，蒋岑，袁野，陆神洲，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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