激光陶瓷的研究进展
陶瓷材料选择性激光烧结熔融技术研究与应用现状
陶瓷材料选择性激光烧结熔融技术研究与应用现状一、本文概述陶瓷材料以其独特的高硬度、高耐磨性、高化学稳定性以及良好的热学、电学性能，在众多工程领域中发挥着不可替代的作用。
然而，传统的陶瓷成型工艺如压制、注浆等静压等，都存在工艺复杂、能耗高、生产周期长等问题，这在一定程度上限制了陶瓷材料的大规模应用。
近年来，随着增材制造技术的发展，选择性激光烧结熔融技术（Selective Laser Sintering/Melting，简称SLS/SLM）作为一种先进的陶瓷材料成型工艺，逐渐展现出其独特的优势和应用潜力。
本文旨在全面综述陶瓷材料选择性激光烧结熔融技术的研究现状和应用进展。
文章将简要介绍选择性激光烧结熔融技术的基本原理和特点，并重点分析其在陶瓷材料成型中的应用优势。
随后，文章将详细探讨陶瓷材料选择性激光烧结熔融技术的研究现状，包括材料体系、工艺参数、设备发展等方面。
文章还将对陶瓷材料选择性激光烧结熔融技术的应用现状进行梳理，涉及航空航天、生物医学、汽车制造、电子封装等领域。
文章将展望陶瓷材料选择性激光烧结熔融技术的发展趋势和未来挑战，以期为相关领域的研究和应用提供有益的参考和借鉴。
二、陶瓷材料选择性激光烧结熔融技术原理选择性激光烧结熔融（Selective Laser Sintering, SLS）是一种增材制造技术，特别适用于陶瓷材料的加工。
该技术的核心原理是通过激光束在计算机控制下，选择性地熔化或烧结粉末材料，层层堆积形成三维实体。
在陶瓷材料的选择性激光烧结熔融过程中，首先需要将陶瓷粉末均匀铺设在打印平台上。
然后，激光束根据预先设定的三维模型数据，在计算机的控制下，对陶瓷粉末进行选择性加热。
激光束的能量使粉末颗粒间的接触点发生熔化或烧结，形成牢固的结合。
随着打印层的逐渐累加，最终形成完整的陶瓷部件。
陶瓷材料的选择性激光烧结熔融技术具有高精度、高效率和高材料利用率等优点。
同时，该技术还可以通过调整激光参数、粉末材料性能等因素，实现陶瓷部件的微观结构和性能的调控，以满足不同应用场景的需求。
激光打孔陶瓷微裂纹现象理论研究
参考文献
! &’()’ % *+,- &’(.’/ 0,1 2(3-(4 56 74(-83/ 9, 0 *0::.3, % 93(.,:.1 ;81.4 <83 =,:3)>(8, 5.:.?:(8,/ =@@@ A30,>0?:(8,> 8, B,8C4.1-. 0,1 50:0 @,-(,..3 (,-/ 2846 D/ E86 $/ F)4+ % G)-)>:/ !DDH6 " B6 =4-),/ *6 G6 *8330>/ 0,1 I6 G6 B.JJ.3.3/ &:0:. A30,>0?:(8, G,04+>(>K G I)4. % L0>.1 =,:3)>(8, 5.:.?:(8, GMM380?’/ =@@@ A30,>6 &8<:C03. @,-6/ 2846 "!/ ,86 N/ MM6 !OO % !DD/ ;036/ !DDP6 N6 &6 *6 &’(.’/ 0,1 2(3-(4 56 74(-83/ 0 *0::.3, % 93(.,:.1 =,:3)>(8, 5.:.?:(8, &+>:.J 0,1 =: Q > GMM4(?0:(8, *38?/ =@@@ &+JM6 I.>.03?’ (, &.?)3(:+ 0,1 *3(R0?+/ 90S40,1/ T04(<6/ MM6 N"H % N$"6 ;03 !DD!6 $ 张振国 6 一种基于规则的网络入侵检测系统 U F V 6 计算机科学/ "WW$6 D6
第"期 "WWY 年 " 月
国内首块激光陶瓷研制成功
瓷复 合材 料 。这种 复 合材 料 具 有相 当好 的特 性 ，可 根据 客
户 特 殊应 用 需 要定 制 成 型 ，比 如需 要 高强 度 的超 低 密度 材
料。 Biblioteka 陶 瓷刹 车片 改善 制动性 能
鲁 ” ，土 生 土 长 的 徽 商 ，一 个 鲜 明 的特 点 是 “贾 而 好
陶 瓷刹 车 片 的制 动 能 力要 强 于 传统 刹 车片 ，并且 还 很
些气 孔赶 走 ，陶 瓷就 能变得 如 玻璃 般 晶莹剔 透 。
这 块 “ 海 制造 ” 的透 明 陶瓷 采 用高 纯 纳 米原 料 ，经 上 过 球 磨混 合 、煅烧 、干燥等 工 艺 ，在１ ５ ６ ０～１ ８ ℃真 空条 ０ ７ 件 下 保 温 １ ｈ 上 烧 结 而 成 ，尺 寸 仅 为 ３ ０以 ｍｍ×３ ｍｍ×
儒 ” ， “ 儒 贾
Ｏ 结 合 ”。徽 商 的本 质 是儒 商 ，徽 商 的 贾 而好 儒 表现 在 其思 大 约是 传 统 刹车 片 的两 倍 还要 多 ，可实 现 １万 公 里不 换 刹
想观念 上 的崇 儒重 儒 。 “ 书 好 营 商 好 效 好 便 好 ；创 业 难 守 业 难 知 难 不 读
中科 院上 海硅 酸盐 研究 所 经过６ 数百 次实 验 ，终于 研 年 制 出 国 内第 一 块 “ 明 陶瓷 之王 ”一一 光 陶瓷 ，使我 国成 透 激 为 世界 上 继 日本 之 后第 二个掌 握 激 光 陶瓷 材料 制 备专 利技
据 于 天 国介 绍 ， “ 下 第一 联 ”是乾 隆 年 间 的作 品 ， 天
由唐 英 手 写后 ，以雕 刻 瓷 板 书 法 的形 式 加 上 木 框 镶 坎 而 术 的 国家 。通 常 ，陶瓷 都 不是 透 明 的 ，这是 因为 普通 陶 瓷 成 。此 联 属乾 隆 末年 风格 ，由鸿福 唐 制 作 ，全联 共 二十 个 中充满 着 无数 微 气 孔 。这 些气 孔 会对 光线 产 生 极 强 的折射 字 ，采 用 国产 珠 明青 花料 ，绘 上 青花 花 草纹 饰 ；其 风 格 洁 和散 射 ，致 使 几 乎所 有 光线 都 无 法通 过 陶 瓷 。如果 能 把这 素 淡雅 、清 新 脱俗 ，落款 用 宝 石蓝 点 缀 ，使 其锦 上 添 花 ， 是清朝 中期稀 有佳 作之 一 。
氮化硅陶瓷件的激光加工与制造工艺研究
氮化硅陶瓷件的激光加工与制造工艺研究氮化硅陶瓷件是一种在高温、高压和耐腐蚀环境下具有优良性能的工程陶瓷材料。
它具有高硬度、高强度、高热导率、低热膨胀系数和优良的耐磨性等特点，因此被广泛应用于航空航天、光电子、生物医学等领域。
而激光加工是一种具有高精度、无接触、无切削力的先进加工技术，已被广泛应用于陶瓷材料的加工与制造。
本文将探讨氮化硅陶瓷件的激光加工与制造工艺研究。
首先，激光加工的工艺流程包括激光切割、激光打孔、激光熔化、激光微细加工等几个主要过程。
在激光加工氮化硅陶瓷件时，需要根据具体任务要求选择合适的激光加工工艺。
例如，对于切割或打孔任务，可以选择适合的激光功率、激光脉冲频率和激光束直径，以实现精确的加工效果。
而对于熔化或微细加工任务，则需要选取适合的激光功率密度和扫描速度，以控制材料的熔化和重新凝固过程。
其次，激光加工氮化硅陶瓷件时需要考虑材料的特性和工艺参数对加工效果的影响。
氮化硅陶瓷具有较高的热导率和较低的热膨胀系数，因此在选择激光加工参数时需要避免过高的功率密度和过快的扫描速度，以防止产生过大的热应力导致材料开裂。
此外，氮化硅陶瓷具有较高的硬度，因此在激光加工过程中需要选择合适的激光波长和光束直径，以提高材料的加工效率和加工质量。
然后，传统的激光加工技术通常会产生较大的熔化区域和热影响区，导致材料的损伤和形变，降低材料的性能和寿命。
因此，为了减小激光加工对氮化硅陶瓷件的影响，近年来研究者们提出了一系列改进的激光加工方法。
例如，利用超短脉冲激光进行加工可以实现材料的冷加工，降低热影响区域的大小和材料的损伤。
而利用激光辅助热压方法可以在激光加工过程中加入额外的热压力，提高材料的抗裂性能和表面质量。
最后，激光加工氮化硅陶瓷件的制造工艺也是一个重要的研究方向。
氮化硅陶瓷件通常需要进行后续加工和组装，以满足具体应用需求。
例如，通过激光微细加工可以实现精确的螺纹加工和表面处理，提高氮化硅陶瓷件的连接性和密封性。
YAG激光透明陶瓷研究报告
摘要作为目前研究的大热门，激光透明陶瓷已成为激光武器的重要元件。
本次实验用氧化钕，九水硝酸铝，六水硝酸钇，柠檬酸来制备YAG激光透明陶瓷，采用的是溶胶凝胶法，先用氧化钕制得硝酸钕，然后将原料混合，用恒温水浴进行凝胶，然后干燥得到前驱粉，最后对粉体进行烧结，最终制得激光透明YAG陶瓷。
并对制品进行粒度测试、并利用XRD射线分析仪进行分析，对制品性能进行测试。
关键词：YAG 激光透明陶瓷溶胶凝胶法AbstractAt present, laser transparent ceramics has become an important element of laser weapons.This experiment using neodymium oxide, aluminum nitrate, nine water six water yttrium nitrate and citric acid to the preparation of YAG laser transparent ceramics, by the sol gel method, first made with neodymium oxide, neodymium nitrate and then mixing raw materials, with a constant temperature water bath gel, and then get the precursor powder drying, finally to sintering of powders, eventually made transparent YAG laser ceramics.And the product particle size test, and analyzed by XRD ray analyzer, testing products performance.Keywords: YAG;Transparent ceramic laser;Sol gel method0引言陶瓷是我们日常生活中经常使用的东西，传统概念的陶瓷是指人工制成的硅酸盐无机非金属材料。
紫外激光加工陶瓷的原理
紫外激光加工陶瓷的原理
紫外激光加工陶瓷的原理是利用紫外激光的高能量和特定波长来进行材料加工。
具体原理如下：
1.雕刻过程：紫外激光通过光学系统被聚焦到陶瓷表面，形成一个极小的光斑。
随着激光的照射，陶瓷表面被加热并迅速蒸发，形成气体和离子。
离子与激光相互作用，发生冲击电离等过程，导致材料的蒸发速率加快。
2.去除材料：随着激光的照射，陶瓷表面的蒸发和物质变化导致材料被去除。
激光的高能量和特定波长使它能够瞬间加热材料，导致单元结构的沉积物破裂，从而使材料脱离。
3.精细控制：紫外激光的波长通常在200-400纳米之间，较短的波长使得激光的光斑更小，能够精细控制加工效果。
此外，紫外激光的能量密度也可以进行调节，以适应不同的加工需求。
总体而言，紫外激光加工陶瓷的原理是通过激光的高能量和特定波长使陶瓷表面蒸发和物质变化，从而实现材料的去除和加工。
激光玻璃陶瓷的研究进展
晚 ，但 已歼发出 了多 种拥有 自ｔ知识 产权 的玻 璃 陶 瓷激 光材料 ，进一 步加大 了研 究力度 ，使我 囝 的激 光玻璃 陶瓷有望 与世界先进水平 同步甚至领 先 ｊ
质 的区别更为 明显 ，有利 于更 镇层 次 的理 论研 究和
第１ 期
总第２ ０ ２ 期
光 的转 换 ，而这种 由近 红外 激光器抽 运 产生 的可见
光 对 大容量 数据存 储光 学器 件 的发展 意 义巨大 ，因
而引发 了国际各研 究机 构 的广泛兴趣 ，并 形成 了一 股 研究 热潮 。鉴 于半导 体激 光器 的迅速 发展和 商 品 化 ，上转换 激光玻 璃 陶瓷通 过选择合 适 的掺杂 粒子 可与 这种半 导体激 光器 很好 地耦合 ，实 现近红 外到 白、红 、绿 、蓝 、紫 等宽波 上范 围 内的激光转 换 ， 能获 得高峰 值功 率和 波长可 调 的激 光输 出 。这 一性 能 可 在 光 盘技 术 、信 息 技 术 、彩 色 显示 、彩 色打
光器 等 ）玻璃陶瓷可望取代单 品和玻璃 。
从 现有公 开报道 的资料看 ，目前各 国激光玻璃
陶瓷 均 处 于 理 论 研 究 和 实 验 室 研 究 阶 段 ，真 正 应 用 于 实 践 的 还 不 多 。我 的玻 璃 陶 瓷 研 究 虽 然 起 步 较
（ ２）氟氧化物玻璃陶瓷 氟氧化 物玻璃 陶瓷是在 氧化物基质玻 璃 中析 出
印 、三维显 示器 、生 物 医学 诊断 和水下 通讯等 方 面 得到广泛 应用 。
（ 光 纤 放 大 器 ２）
Yb∶Y2O3激光陶瓷纳米粉体制备及性能研究
Ａ ｂｓｒ ｃ ： ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｈｅ Ｙｂ： ａ ｅ ｅ ａ ｉ ｎ ｍｅｅ ｒ ｃ ｒｏ ｓ ｐ ｅ ａ ｅ ｙ ｃｉ ｉ ｃｄ ｓ ｌｇ ｌｍｅ ｈ ｄ ａ ｔ ａ ｔ Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｔ Ｙ２ ｌ ｓ ｒｃ ｒ ｍ ｃ ｎａ ｏ ｔｒ ｐ ｅ ｕ ｒ ｉ ｒ ｐ ｒ ｄ ｂ ｔ ｃ ａ ｉ ｏ — ｅ ｔ ｏ ｔ Ｏ３ ｓ ｒ
用 的原 料 首 先 被 分 散 到 溶 剂 中 而形 成 低 黏 度 的溶
目前 ， 固体激 光 器 广 泛应 用 于军 事 、 信 、 业 通 工 等各 个领 域 。探索 性 能优 秀 的新 型激 光材 料是 固体
液， 因此 ， 以在 较短 的时 间 内获得分 子水 平 的均匀 可 性， 在形 成凝 胶 时 ， 反应 物之 问很 可 能是在 分子 水平
第４ ０卷 第 １ 期 １
２１ ０ ０年 １ １月
激 光 与 红 外
Ｌ ＡＳＥＲ ＆ Ｉ ＲＡＲＥＤ ＮＦ
Ｖｏ ． ０． ． １ １ ４ Ｎｏ １
Ｎｏ ｅ ｖ ｍｂｅ ２ ０ ｒ１— ４ ４ １ １ ０８ ２ １）１１ １ ４ ０ ５ ２ ３
掺 杂 Ｙ ¨ 的 Ｙ ０ 激 光 陶瓷是 一种 理想 的 激光 ｂ ， 材料 ， 不仅 具 有 与 Ｙ ： Ａ ｂ Ｙ Ｇ同样 优 秀 的物理 化学 性
ｍ ｕ ｃ ｌ ｉ ｄ ｔｍ ｐ ｒ ｔｒ ｆｐ ｅ ｕ ｏ ｓ ８ ０ ｏ ． ｅ ａ ａ ｙ ｉ ｆＴＧ— ｍ ａ ｃｎｅ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｏ ｒ ｃ ｒ ｒｉ ０ Ｃ Ｔｈ ｎ ｓｓ ｏ ｓ ｌ ＤＴＡ ｎ ｉ ａｅ ｈ ｔｔｅ ｉ ｉ ｄ ｃ ｔｄ ｔ ａ ｈ ｍｐｕ ｉｙ ｏ ｏ ｅ ｓ ｒｔ ｆｐ ｗｄ ｒ ｗａ ｒ ｍ ｏ ｅ ｅ ｔｗａ ｔ３ ０ Ｃ 。 Ｔｈｅ ｓｒ ｎ ｅ ｔｆｕ ｒ ｓ ｅ ｃ ａ ｏ ｅ ｖ ｄ ｗｈ ｎ ｉ ｓ ａ ０ ｏ ｔｏ ｇ ｓ ｏ ｅ ｃ ｎ ｅ ｐｅ ｋ ｆ Ｙｂ： ０３ｌ ｓ ｒ ｃ ｒ ｍ ｉｓ ｐ ｅ ｕ ｓ ｒ ｉ １ ０ ａ ， ｌ Ｙ２ ａ ｅ ｅ ａ ｃ ｒ ｃ ｒ ｏ ｓ ０３ ｍ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ｎｄ：ＹＡＧ ｃｅｒａｍｉｃｓ
［１０］等用直径小于 ２μｍ 的 Ａ１２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３ 粉末作为初始原 料，采用高温固相反应法首次制备出高透明的 Ｎｄ：ＹＡＧ 陶瓷。 对其折射率、热导率、硬度等物理特性的测量结果表明，Ｎｄ： ＹＡＧ 陶瓷与 Ｎｄ：ＹＡＧ 单晶类似。同时研制出世界上第一台能 与 Ｎｄ：ＹＡＧ 单晶激光器相媲美的透明 Ｎｄ：ＹＡＧ 陶瓷激光器。 当用 ６００ｍＷ 的 ＬＤ 端面抽运时，１．０６μｍ 激光的振荡阈值为 ３０９ｍＷ，比单晶稍高，斜率效率为 ２８％，最大激光输出为 ７０ｍＷ。１９９６ 年至 １９９９ 年，他们还研究了掺钕量、等静压或热 压工艺、光散中心、气孔等对 Ｎｄ：ＹＡＧ 陶瓷显微结构、性能及 激光器性能等各个方面的影响。１９９９ 年，日本 Ｋｏｎｏｓｈｉｍａ 公 司采用了一种新的方法成功制备了 Ｎｄ：ＹＡＧ 陶瓷［１１］。其制备 过程如图 ２ 所示。他们用液相化学反应和预烧结技术制得直 径约为 １０ｎｍ 的 ＹＡＧ 纳米粉末。用此种方法制备的多晶 ＹＡＧ 陶瓷和单晶的吸收光谱、发射光谱以及荧光寿命都非常 接近。用尺寸约为 Φ３ｍｍ×５ｍｍ、ｌ％Ｎｄ：ＹＡＧ 作为激光介质， １Ｗ 抽运光时，激光输出斜率效率达到 ５３％［１２］。其后，经不断改 进，至 ２００２ 年，激光输出功率可达 １．４６ ｋＷ［３］。而日本电气通 信大学的 Ｕｅｄａ［１３］更是指出 Ｎｄ：ＹＡＧ 陶瓷激光装置的输出功 率可望达到 １０ｋＷ。
ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ
０．４
０．０
１０４５
１０５５
１０６５
１０７５
１０８５
Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ／ ｎｍ
图 ４ 掺杂浓度 １．０ａｔ％Ｎｄ：ＹＡＧ 陶瓷和 ０．９ａｔ％Ｎｄ： ＹＡＧ 单晶室温荧光光谱
Ｆｉｇ．４ Ｆｌｕｏｒｅｓ ｃｅｎｃｅ ｓ ｐｅｃｔｒｕｍ ｆｏｒ １．０ ａｔ％ Ｎｄ： ＹＡＧ ｃｅｒａｍｉｃ ａｎｄ ０．９ ａｔ％ Ｎｄ：ＹＡＧ ｓ ｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓ ｔａｌ
４４
中国陶瓷工业
２００６ 年第 ２ 期
及。 近几年国内 Ｙ２Ｏ３ 粉体和透明陶瓷的研究逐渐兴起，２００２
年，闻雷［２６］等采用化学沉淀法制备氧化钇超微粉，并在 １７００℃ 真空烧结 ４ 小时，得到了透明性较好的 Ｙ２Ｏ３ 陶瓷。２００３ 年， 王介强 等 ［２７］ 采用前驱体热解法制备 Ｙ２Ｏ３ 纳米粉，粉体经压 制，在 １７００℃真空烧结，Ｙ２Ｏ３ 陶瓷在可见光最大透光率达到 ５６％ 。２００４ 年，楼祺洪［２８］等报道了用掺杂原子数分数为 ０．１、直 径为 １０ｍｍ、长度为 ２．０１ｍｍ 的 Ｙｂ３＋：Ｙ２Ｏ３ 透明陶瓷作激光介 质，获得了 ５．４８Ｗ 的 １０７７．６ｎｍ 连续激光输出，斜率效率为 ２５％。但是其 Ｙｂ３＋：Ｙ２Ｏ３ 透明陶瓷的制备方法没有提及。
摘 要 随着透明陶瓷制备技术的不断发展，使得部分透明陶瓷成功用作激光放大介质，这为透明陶瓷的应用开辟了新的领域， 即用作激光陶瓷。本文对激光陶瓷的研究现状和发展作了综合评述。
关键词 透明陶瓷，激光陶瓷，激光性能，综述 中图分类号：ＴＱ１７４．７５＋８．２３ 文献标识码：Ａ
１引言
自 １９６０ 年美国人梅曼研制的世界上第一台激光器以来， 人们对激光工作物质进行了广泛深入的研究与探索。激光器 按工作物质分类，可分为固体激光器、液体激光器、半导体激 光器和气体激光器［１］。而固体激光器中的固体激光介质材料已 从最初几种基质晶体发展到目前涵盖晶体、玻璃、陶瓷等三大 领域的上百种不同材料，从而做出了数百种激光器。
陶瓷激光介质除了具有制备成本低、生产效率高、激活离 子掺杂浓度高等优。例如 Ｙ２Ｏ３ 晶体由于熔点高达 ２４３０℃，其单晶生长非常困难。而陶 瓷的烧结温度比它的熔融温度低 ７００℃，这意味着可以用真 空烧结法制备 Ｙ２Ｏ３ 陶瓷，从而为激光技术的发展开辟了一个 新的领域。
２ 激光陶瓷的研究概况
在透明陶瓷中掺稀土元素也能产生激光作用。然而，用陶
图 １ 透明敫光陶瓷照片 （ａ）Ｎｄ：ＹＡＧ 陶瓷［３］，（ｂ）Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ ３ 陶瓷［４］ Ｆｉｇ．１ Ｐ ｈｏｔｏ ｏｆ ｌａｓ ｅｒ ｃｅｒａｍｉｃｓ （ａ）Ｎｄ：ＹＡＧ ｃｅｒａｍｉｃｓ ，
（ｂ）Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３ ｃｅ ｒａ ｍｉｃｓ
中国陶瓷工业 ２００６ 年 ４ 月 第 １３ 卷第 ２ 期
Hale Waihona Puke ＣＨＩＮＡ ＣＥＲＡＭＩＣ ＩＮＤＵＳ ＴＲＹ Ａｐｒ．２００６ Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．２
文章编号：１００６－ ２８７４（２００６）０２－ ００４２－ ０５
激光陶瓷的研究进展
王小坤 曾智江 朱三根 龚海梅
（中国科学院上海技术物理研究所，２０００８３）
目前晶体和玻璃仍是固体激光器工作物质的主体，但是 激光陶瓷正以其优异的性能异军突起，在不同的领域发挥着 举足轻重的作用。单晶为固体激光器最重要的工作介质，但是 由单晶制备的激光介质其生产周期长，能耗和成本高。同时它 受到许多方面的限制，如光学激活离子在晶体中纵向分布不 均匀等［２］。为了克服这些缺点，长期以来人们一直在寻求其替 代材料。
１９６６ 年，Ｅ． Ｃａｒｎａｌｌ［５］第一次报道了激光陶瓷材料，用真空 热压法制备了掺镝的氟化钙（Ｄｙ２＋：ＣａＦ２）陶瓷。陶瓷的透明度、 折射率和单晶 ＣａＦ２ 几乎一致，并且首次在陶瓷介质中实现了 激光振荡。１９７２ 年，Ｒ． Ｃ． Ａｎｄｅｒｓｏｎ 报道了第一台用冷压法制 备的 Ｎｄ：Ｙ２Ｏ３－ ＴｈＯ２（ＮＤＹ）做成的陶瓷激光器［６，７］。在上个世纪 ８０ 年代后，学者们开始研究 ＹＡＧ 陶瓷和掺 Ｎｄ３＋ ，Ｙｂ３＋ ，Ｔｍ３＋ 等稀土离子 ＹＡＧ 激光陶瓷材料与器件。１９８４ 年，Ｗｉｔｈ［８］等用 喷雾干燥和煅烧硫酸盐混合物制备出 ＹＡＧ 粉料。他们以 ＳｉＯ２ 和 ＭｇＯ 为烧结助剂，采用真空烧结工艺，通过研究烧结助剂 的种类、数量及温度制度等对材料烧结性能和光学性能的影 响，制得相对密度近 １００％的透明 ＹＡＧ 陶瓷，其透光率在 ５０～８０％。１９９０ 年，Ｍ． Ｓｅｋｉｔａ ［９］ 等采用化学共沉淀法制备出 ＹＡＧ 粉料，制得了半透明或几乎透明的不同掺钕量的 ＹＡＧ 陶瓷，其中 １％Ｎｄ：ＹＡＧ 陶瓷存在较大的背景吸收系数 （２． ５￣３ｃｍ－１），因而没有获得激光输出。直到 １９９５ 年，日本 Ｉｋｅｓｕｅ
瓷材料制造激光棒的主要困难在于：陶瓷是多晶的，晶界、气 孔、晶格的不完整性等都增加了激光棒的散射损失及材料不 透明性，用于激光介质存在一定困难。为了制造能和单晶激光 性能相当的高品质、高透明的陶瓷，人们做了大量的工作，至 今已取得了丰硕的成果。图 １ 为部分透明激光陶瓷照片，从图 中看它们都具有很高的透光率。
２００１ 年 Ｊ． Ｌｕ［２０］等报道的 Ｎｄ：Ｙ２Ｏ３ 陶瓷激光器，用波长为 ８０７ｎｍ 的 １Ｗ ＬＤ 作为抽运，输出波长 １０６４ｎｍ，激光输出功率 为 １６０ｍＷ，激光振荡阈值为 ２００ｍＷ，斜率效率为 ３２％。２００３ 年，Ｊ． Ｋｏｎｇ［１５］等报道的 Ｙｂ：Ｙ２Ｏ３ 陶瓷激光器，用波长为 ９３７ｎｍ 的 １１Ｗ ＬＤ 作为抽运，输出波长为 １０７８ｎｍ，激光输出功率为 ０．７５Ｗ，激光振荡阈值为 ４．７Ｗ，斜率效率为 １２．６％。２００５ 年，Ｊ． Ｋｏｎｇ 等 ［２１］ 制备的 Ｙｂ：Ｙ２Ｏ３ 陶瓷激光器，抽运功率为 ２７Ｗ 时， 获得了 ９．２２Ｗ 的输出功率，陶瓷的激光阈值仅为 ３．１Ｗ，斜率 效率达到了 ４１％。
２００１ 年，王宏志 等 ［２２］ 用共沉淀法制备的 ＹＡＧ 粉体，在 ９００℃可以获得纯 ＹＡＧ 相，粉体最终颗粒为 ２０￣３０ｎｍ，比表 面积为 ６８ｍ２／ｇ，粉体基本无团聚。２００３ 年，李江［２３］等采用沉淀 法，在 １０００℃左右，得到粒径为 ４０ｎｍ，且形状规则、分散性较 好的纯 ＹＡＧ 相纳米粉体。２００３ 年，闻雷［２４］等也是采用共沉淀 方法，制备 ＹＡＧ 粉体，并在约 １７００℃真空烧结 ５ 小时，得到 了半透明的 ＹＡＧ 陶瓷。２００４ 年，中科院上海光机所的楼祺洪 ［２５］等用掺杂浓度为 １％、直径为 ２０ ｍｍ、厚度为 １．２４ｍｍ 的 Ｎｄ： ＹＡＧ 透明陶瓷作为激光介质，用 ＬＤ 作为抽运源，首次在国 内获得 ９８．５ｍＷ 的最大激光输出功率，光 － 光转换效率为 ３１％。但其 ＹＡＧ 粉体和 Ｎｄ：ＹＡＧ 透明陶瓷的制备并没有提
在所有的激光陶瓷研究中，Ｎｄ：ＹＡＧ 陶瓷研究的最多，取 得的成果也最为显著。如今 Ｎｄ：ＹＡＧ 陶瓷的激光性能已经与 Ｎｄ：ＹＡＧ 单晶相当，某些性能甚至超过单晶。
图 ３ 为掺杂浓 度 １．０ａｔ．％ Ｎｄ：ＹＡＧ 单 晶 和 ４．８ ａｔ．％ Ｎｄ： ＹＡＧ 陶瓷室温吸收光谱。两个样品的背景吸收系数都小于 １， 且 ４．８ ａｔ．％ Ｎｄ：ＹＡＧ 陶瓷样品的吸收系数为 １．０ａｔ．％ Ｎｄ：ＹＡＧ 单晶的 ４．８ 倍［２９］。
总的来说，虽然国内在 Ｙ２Ｏ３ 和 ＹＡＧ 的粉体和透明陶瓷 的研究方面取得了一定的成果，但是，真正从自制粉体到制备 出激光陶瓷并最终实现激光输出的详细报道还没有。
３ 激光陶瓷与单晶介质性能比较
Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ
１．０ａｔ％ Ｎｄ：ＹＡＧ
０．８
ｃｅｒａｍｉｃｓ ０．９ａｔ％ Ｎｄ：ＹＡＧ
收稿日期：２００５－ １１－ １２ 作者简介：王小坤，男，硕士生
２００６ 年第 ２ 期
中国陶瓷工业
４３
ＮＨ４ＨＣＯ ３ （ＮＨ４）２ＳＯ ４
Ａｌ３＋、Ｙ３＋、Ｎ ｄ３＋ 逐滴加入 并搅拌 过滤 清洗、干燥
ＹＡＧ 初级粒子 锻烧
ＹＡＧ 粉末
球磨研磨 粉浆浇铸 真空烧结 ＹＡＧ 陶瓷