一种黄光激光用Dy,Tb:LuAG透明陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种黄光激光用Dy,Tb:LuAG透明陶瓷及其制备方法，化学组成为(Dy

【技术实现步骤摘要】
一种黄光激光用Dy,Tb:LuAG透明陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料领域，具体地说，是涉及黄光激光用Dy,Tb:LuAG透明陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]黄光固体激光器在生物医学、光学存储、精密测量、照明显示、玻色
‑
爱因斯坦凝聚等领域具有重要的应用。尤其是波长为578nm的黄光激光在治疗视网膜黄斑病和激发Yb光晶格钟方面具有重要的作用。目前获取黄光激光的主要方式是通过红外激光的非线性频率转换方式实现，而这种实现方式的系统相对复杂，并且非线性频率转换过程中基频光模式竞争也会导致黄光激光输出功率稳定性较差，光束质量不佳。这就使得人们对于研究出能够直接产生黄光激光的材料越发感兴趣。
[0003]目前，能够直接产生黄光激光的材料多为Dy
3+
掺杂的氟化物、YAG等单晶。在2000年，俄罗斯科学院结晶学研究所在氮气低温下采用氙灯泵浦Dy:KY(WO4)2和Dy:KGd(WO4)2单晶，首次实现了黄光激光输出。2012年，美国海军研究实验室采用波长为447nm的InGaN蓝色激光二极管泵浦Dy:YAG单晶，获得了150mW的黄光激光，单脉冲能量为0.29mJ。2013年，德国汉堡大学采用波长为450nm的InGaN激光二极管泵浦Dy:LiLuF4单晶，获得了7mW的激光输出，斜率效率为4％。
[0004]以上所报道的黄光激光的转换效率较低，输出功率较小。主要是由于一方面Dy
3+
具有较低的吸收截面积，在掺杂浓度较低、基体尺寸较小的单晶中难以实现有效的吸收。另一方面Dy
3+
下能级6H
13/2
的寿命较长，不利于粒子数反转的获取。此外，由于单晶的制备成本较高，制备条件苛刻，不利于大规模生产等缺点限制了黄光固体激光器的发展和应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种黄光激光用Dy,Tb:LuAG透明陶瓷及其制备方法，利用液相共沉淀法合成纳米粉体并采用预烧结合热等静压烧结技术在相对较低的温度下制备出了光学质量优良的Dy,Tb:LuAG透明陶瓷，具有制备工艺简单、制备周期短、可大规模生产等特点。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种黄光激光用Dy,Tb:LuAG透明陶瓷，所述透明陶瓷的化学组成为(Dy
x
Tb
y
Lu1‑
x
‑
y+z
)3Al5O
12
，其中0＜x≤0.1，0≤y≤0.1，0≤z≤0.015。
[0007]优选的，0＜x≤0.06，0≤y≤0.03，0.002≤z≤0.012。
[0008]根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种透明陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，按照所述透明陶瓷化学组成中金属离子的计量比配置金属离子混合溶液；
[0010]步骤2，所述金属离子混合溶液通过液相共沉淀法合成所述透明陶瓷的纳米粉体；
[0011]步骤3，所述纳米粉体通过预烧结和热等静压烧结制备所述透明陶瓷。
[0012]优选的，所述步骤1通过将金属氧化物溶解于硝酸溶液或将金属盐溶解于去离子水中得到金属离子混合溶液。
[0013]优选的，所述步骤1中金属离子混合溶液的浓度为0.01～1.0mol/L。
[0014]优选的，所述步骤2包括：
[0015]步骤2.1，将所述金属离子混合溶液滴加到含有分散剂的沉淀剂溶液中，充分搅拌后获得沉淀液；
[0016]步骤2.2，所述沉淀液经过陈化、洗涤、干燥、过筛、煅烧后获得所述透明陶瓷的纳米粉体。
[0017]优选的，所述步骤2.1中的沉淀剂为氨水、碳酸氢铵、尿素中的至少一种。
[0018]优选的，所述步骤2.1中的分散剂为硫酸铵、聚丙烯酸、聚乙二醇中的至少一种。
[0019]优选的，所述步骤3包括：
[0020]步骤3.1，将所述透明陶瓷的纳米粉体干压、冷等后获得陶瓷素坯；
[0021]步骤3.2，将所述陶瓷素坯进行预烧结和热等静压烧结；
[0022]步骤3.3，将烧结后的陶瓷素坯退火、抛光处理获所述的透明陶瓷。
[0023]优选的，所述步骤3.2中的预烧结为真空烧结、氢气烧结或热压烧结。
[0024]优选的，所述步骤3.2中的热等静压烧结的温度为1400～1850℃，时间为0.5～30h，压力为20～250Mpa
[0025]相比于Dy
3+
掺杂的氟化物单晶，本专利技术的技术方案的Dy,Tb:LuAG透明陶瓷具有可实现大尺寸样品的制备及高浓度均匀掺杂的特点。利用液相共沉淀法和预烧结合热等静压烧结技术，在相对较低的温度下，制备出光学质量较佳的Dy,Tb:LuAG透明陶瓷。有望实现黄光激光振荡，在黄光固体激光器的领域中具有潜在的应用价值。
附图说明
[0026]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
[0027]图1是实施例2退火后Dy
0.09
Tb
0.03
Lu
2.895
Al5O
12
透明陶瓷的实物照片；
[0028]图2是实施例2中1200℃空气退火10h所得Dy
0.09
Tb
0.03
Lu
2.895
Al5O
12
透明陶瓷(1.5mm)的直线透过率曲线；
[0029]图3是实施例3退火后Dy
0.09
Tb
0.03
Lu
2.904
Al5O
12
透明陶瓷的实物照片；
[0030]图4是实施例3中1200℃空气退火10h所得Dy
0.09
Tb
0.03
Lu
2.904
Al5O
12
陶瓷(1.5mm)的直线透过率曲线；
[0031]图5是实施例4退火后Dy
0.09
Tb
0.03
Lu
2.916
Al5O
12
透明陶瓷的实物照片；
[0032]图6是实施例4中1200℃空气退火10h所得Dy
0.09
Tb
0.03
Lu
2.916
Al5O
12
陶瓷(1.5mm)的直线透过率曲线；
[0033]图7是实施例6退火后Dy
0.09
Lu
2.925
Al5O
12
透明陶瓷的实物照片；
[0034]图8是实施例6中1200℃空气退火10h所得Dy
0.09
Lu
2.925
Al5O
12
陶瓷(1.5mm)的直线透过率曲线；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种黄光激光用Dy,Tb:LuAG透明陶瓷，其特征在于，所述透明陶瓷的化学组成为(Dy
x
Tb
y
Lu1‑
x
‑
y+z
)3Al5O
12
，其中0＜x≤0.1，0≤y≤0.1，0≤z≤0.015。2.根据权利要求1所述黄光激光用Dy,Tb:LuAG透明陶瓷，其特征在于，0＜x≤0.06，0≤y≤0.03，0.002≤z≤0.012。3.一种根据权利要求1或2所述透明陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，按照所述透明陶瓷化学组成中金属离子的计量比配置金属离子混合溶液；步骤2，所述金属离子混合溶液通过液相共沉淀法合成所述透明陶瓷的纳米粉体；步骤3，所述纳米粉体通过预烧结和热等静压烧结制备所述透明陶瓷。4.根据权利要求3所述透明陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤1通过将金属氧化物溶解于硝酸溶液或将金属盐溶解于去离子水中得到金属离子混合溶液。5.根据权利要求3所述透明陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江，武龙飞，刘强，李晓英，陈鹏辉，谢腾飞，代正发，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：