一种梯度掺杂的激光透明陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种梯度掺杂稀土元素的激光透明陶瓷及其制备方法，充分利用注浆成型方法的特性，结合真空烧结，制备出具有梯度掺杂稀土元素的激光透明陶瓷，实现了激光透明陶瓷在梯度方向上具有从0.1 at%~6 at%的梯度稀土离子浓度。本发明专利技术的梯度掺杂稀土元素的激光透明陶瓷，相比于相同规格的高浓度掺杂稀土元素的激光透明陶瓷具有更好的透明度，相比于相同规格的低浓度掺杂稀土元素的激光透明陶瓷具有更好的光谱性能，同时具有更均匀的激光输出；其制备方法可以制备各种复杂形状的梯度掺杂激光透明陶瓷，这一点是其他方法无法实现的，同时，制备工艺简单，浓度梯度易控制，料浆基体适用范围广，成本低廉。

Gradient doped laser transparent ceramic and preparation method thereof

The invention provides a laser transparent ceramics and its preparing method of gradient doping of rare earth elements, make full use of the characteristics of grouting molding method, combined with vacuum sintering, prepared by laser transparent ceramics with graded doping of rare earth elements, the laser transparent ceramics in the gradient direction is from the gradient of rare earth ions concentration of 0.1 at%~6 at%. Gradient laser transparent ceramics doped with rare earth element of the invention, the laser transparent ceramics of high doping concentration of rare earth elements compared to the same specification has better transparency, low concentration of spectra of laser transparent ceramics doped with rare earth element compared to the same specifications is better, at the same time with laser output more uniform; the preparation method preparation of gradient doped laser transparent ceramics with various complex shapes, which is the other method cannot be realized, at the same time, the preparation process is simple, easy to control the concentration gradient, suitable for a wide range of matrix slurry, the cost is low.

【技术实现步骤摘要】
一种梯度掺杂的激光透明陶瓷及其制备方法
本专利技术属于激光材料
，具体涉及一种梯度掺杂的激光透明陶瓷及其制备方法。
技术介绍
自二十世纪六十年代激光器问世以来，激光工作物质就备受关注。美国的梅曼专利技术的第一台激光器，由强光灯激励红宝石，从而发出激光。而后，固体激光工作物质逐渐发展出掺杂受激元素的玻璃、单晶和陶瓷。单从基质的角度来说，玻璃基质能得到大尺寸样品，但热导率低，很难制备大功率激光器；单晶的热导率比玻璃高，但是单晶生长周期长，制备工艺要求苛刻，成本昂贵，很难获得高品质、大尺寸的晶体；而陶瓷则具有两者所没有的优势，如可以高浓度且均匀的掺杂激活离子，制备周期短、成本低，可以制备大尺寸、形状复杂的材料，功能上也会有更多的发展空间。要使陶瓷应用在激光器中，则需要陶瓷具有一定的透明度，即激光透明陶瓷。1964年，Carnall使用真空热压烧结制备出了掺Dy的CaF2陶瓷，并在液氮温度下实现了激光振荡，振荡阈值与单晶近似，这是世界上第一台陶瓷激光器，也是第一个激光透明陶瓷。随后，1973~1974年C.Greskovich等研制出了Nd：Y2O3-ThO2激光透明陶瓷；1995年，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梯度掺杂的双离子掺杂激光透明陶瓷，其特征在于，所述激光透明陶瓷的基体为Y3Al5O12，双离子掺杂元素为Cr、Nd，其中，Nd

【技术特征摘要】
1.一种梯度掺杂的双离子掺杂激光透明陶瓷，其特征在于，所述激光透明陶瓷的基体为Y3Al5O12，双离子掺杂元素为Cr、Nd，其中，Nd3+的浓度为Y3+的1at%，是固定值；对Cr进行梯度掺杂，Cr3+的浓度依次为Al3+的0.1at%~6at%。2.根据权利要求1所述的激光透明陶瓷，其特征在于，所述激光透明陶瓷为圆柱体，所述梯度掺杂的梯度方向为圆柱体的径向，所述掺杂元素Cr3+的离子浓度从内向外依次为0.5at%、1.0at%、2at%、3at%、4at%、5at%。3.一种梯度掺杂的激光透明陶瓷，其特征在于，所述激光透明陶瓷基体为Y2O3，梯度掺杂元素为稀土元素Nd或Yb，其中，Nd3+或Yb3+的浓度依次为Y3+的0.1at%~5at%。4.根据权利要求3所述的激光透明陶瓷，其特征在于，所述激光透明陶瓷为圆柱体，梯度方向为圆柱体的径向，从内到外的Nd3+或Yb3+的浓度依次为Y3+的0.1at%、0.5at%、1.0at%、2at%、3at%。5.根据权利要求3所述的激光透明陶瓷，其特征在于，所述激光透明陶瓷为圆柱体，梯度方向为圆柱体的轴向，从下到上的Nd3+或Yb3+的浓度依次为Y3+的0.5at%、1.0at%、2at%、3at%、4at%、5at%。6.一种梯度掺杂的激光透明陶瓷制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：准备带有型腔的石膏模具；制备具有不同掺杂离子浓度的激光透明陶瓷料浆，所述料浆的种类数与梯度数相同；依梯度方向依次将不同掺杂离子浓度的料浆进行连续注浆；注浆完成后进行干燥脱模，得到激光透明陶瓷素坯；将所述素坯在真空条件下进行1600~1900℃高温烧结；烧结完成后在1200~1600℃进行退火，制得梯度掺杂稀土元素的激光透明陶瓷。7.根据权利要求6所述的激光透明陶瓷制备方法，其特征在于，所述石膏模具的型腔为圆柱形，开口位于圆柱的顶面，所述掺杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：张迎春，万秀娟，王曼，刘杨，董金权，丁佑琦，李顺利，裴钊，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11