掺Nd钇铝石榴石激光材料
性能测 试手段 场发射 扫描电 镜
透射电镜 和高分辨 透射电镜
热重-差 热分析
电子探 针
分析共 沉淀法 合成前 驱体的 分解过 程。
分析前驱体 和经过不同 温度煅烧后 所获得的纳 米粉体以及 各种氧化物 原料的颗粒 形貌与分布。
观测到 样品晶 界形貌 和晶界 尺寸以 及衍射 花样并 标定。
晶体 形貌 与颗 粒尺 寸分 析
杂质来源主要包括:(一)实验原料本身所包含以及
实验操作过程所带入杂质;(二)实验过程所用烧结 助剂、添加剂以及稀土离子掺杂均被视为杂质引入。
多晶陶瓷中晶粒取向是随机分布,当光通过材料内部, 光从一个晶粒进入相邻的另一个晶粒,如果晶粒间存 在双折射或者有晶间相存在,将对光产生界面反射和 折射,降低材料的光学透过率。
钇铝石榴石(������3������������5������12) 属立方晶系,其晶格 常数为������0=1.2002nm 它的分子式结构又 可写成������3������4(������������4)3, 其结构模型见图
Nd:YAG激光器是目前最常用的一类固体激光器,掺钕 钇铝石榴石的参量特别有利于激光作用的产生,YAG 基质硬度高、光学质量好、热导率高;YAG的立方结 构也有利于产生窄的荧光谱线,从而实现高增益,低阈 值的激光运转。 由于受到杂质分凝系数及尺寸的限制, 输出功率小, 发光 效率低, 从而妨碍了单晶的应用。近年来将N d: YAG 做成透明的多晶陶瓷, 逐步克服了这方面的缺点。
2005 年,达信系统公司的研究人员研制的N d: YAG 激
光器获得了创纪录的5 kW 功率输出, 持续工作时间达 到10 s,目前,美国已经开发出激光输出功率更高的固 体激光器。 材料的制备工艺也有较大的进步。D.Hreniak 等报道 了采用低温高压( LT HP) 法制备掺Nd( 原子分数4%) 的Nd: YAG 透明所和山东大学研究的有关 材料已经获得了激光输出上海硅酸盐研究所透明Nd: YAG 陶瓷的输出功率达到了10 W, 这是我国目前见诸 报道的最高水平,
浆料烘干、过筛、煅烧、粉体成型、 素坯烧结、陶瓷块体退火、双面抛光
Nd:YAG 透明陶瓷
透明陶瓷作为一种多晶结构材料,制备过程中,伴随着 气孔、杂质和晶界等结构缺陷的形成、迁移和消失, 这些缺陷的存在都会对光的传输产生一定得影响。
气孔是影响透明陶瓷光学质量最主要的因素,研究表明, 气孔所引起的光损耗占所有损耗的绝大部分,彻底消 除材料内部气孔,可明显改善材料光学质量。
在光学领域,Nd: YAG 透明陶瓷是非常优秀的激光基质
材料。 目前, 透明Nd: YAG 陶瓷激光材料的应用发展方向主要 有: 采用高原子分数材料发展高效、高功率微片激光器; 采用掺杂原子分数相对较低而尺寸大的材料发展高功 率激光器; 发展超大尺寸材料用于激光核聚变系统的激 光点火装置。
Nd:YAG
掺钕钇铝石榴石晶体
学号:3110707047 姓名:黎学品
工作物质是激光器的核心,它的主要作用有
2个方面,一个是发出激光,另一个是作为 介质传播光束。 对工作物质有一定的要求: ① 有宽而多的吸收带, ② 亚稳定有较长的寿命 ③ 产生激光时,相应的低能级高于基态能级。
按激光工作物质的性质和状 态分
Nd:YAG 透明陶瓷的制备方 法
固相 反应 法 溶胶凝胶 法
共沉 淀法
水热( 溶剂) 法
热解 法和 燃烧 合成 法
以商业 Al2O3、Y2O3和 Nd2O3粉 体为原料,按照化学计量配比称 量各原料
倒入高纯 Al2O3球磨罐
固 相 反 应 法
加入各种添加剂十六烷基三甲基 溴化铵无水乙醇和高纯 Al2O3磨球 球磨混和均匀,
固体 激光 器
半导 体激 光器
化学 激光 器
气体 激光 器
固体激光器的工作物质由两部分构成: ① 激活粒子(真正产生激光的离子) ② 基质材料(传播光束的介质)。
晶体激光器
玻璃激光器
Nd:YAG激光
(Neodymiumdoped Yttrium Aluminium Garnet;Nd:Y 3Al5O12或称之为钇铝石榴石晶体),钇铝石榴石晶体 为其激活物质,晶体内Nd原子的含量为0.6~1.1%, 属固体激光,发射激光为 红外波长1.064um.属四能 级系统。
ndyag吸收光谱
ndyag吸收光谱
NDYAG(氮化钇铝石榴石)是一种常用的激光晶体。
它具有较宽的吸收光谱范围,可以吸收可见光和近红外光。
NDYAG晶体的吸收光谱范围大约从200纳米到3000纳米,其中特别是在1.06微米和0.94微米处,它的吸收峰值非常显著。
这两个波长是NDYAG激光器常用的激发波长。
吸收光谱的形状和峰值位置受到NDYAG晶体中掺杂的氧化铝和氧化钆等掺杂物的影响。
这些掺杂物可以改变NDYAG
的晶格结构和能级分布,从而对吸收光谱产生影响。
总之,NDYAG晶体的吸收光谱广泛覆盖了可见光和近红外光的范围,并且具有较明显的吸收峰值,在激光器中的应用十分广泛。
ndyag晶体吸收谱线波长
ndyag晶体吸收谱线波长摘要:1.NdYAG 晶体的概述2.NdYAG 晶体的吸收谱线波长3.NdYAG 晶体的应用正文:一、NdYAG 晶体的概述dYAG(钕钇铝石榴石)晶体是一种人工合成的晶体材料,具有较高的激光发射效率和良好的热稳定性。
其主要成分为钇(Y)、铝(Al)、钕(Nd)和氧(O),化学式为Nd1-xYx(AlO4)3,其中x 为钕离子替代钇离子的比例。
NdYAG 晶体广泛应用于激光器、光纤通信、激光显示等领域。
二、NdYAG 晶体的吸收谱线波长dYAG 晶体的吸收谱线波长与其激光发射波长密切相关。
在激光器中,通过外部激励源(如电脉冲)对NdYAG 晶体进行激发,使其产生激光输出。
NdYAG 晶体的吸收谱线波长通常在808-815 纳米范围内,而激光发射波长则在1064 纳米附近。
这种波长的激光在光纤通信和激光加工等领域具有优越性能。
三、NdYAG 晶体的应用1.激光器:NdYAG 晶体是激光器的核心元件,其输出的1064 纳米激光在激光器中具有较高的能量和稳定性。
这种激光器广泛应用于激光加工、激光打标、激光雕刻等领域。
2.光纤通信:NdYAG 晶体在光纤通信领域也有广泛应用。
其吸收谱线波长在808-815 纳米范围内,与光纤的典型工作波长1550 纳米相匹配。
因此,NdYAG 晶体可用于光纤激光器、光放大器等光通信设备。
3.激光显示:NdYAG 晶体在激光显示领域也具有重要应用。
其输出的1064 纳米激光可用于激光投影仪、激光电视等显示设备,提供高亮度、高清晰度的显示效果。
总之,NdYAG 晶体作为一种重要的激光材料,其吸收谱线波长对其激光发射性能具有重要影响。
钇铝石榴石合成工艺流程
钇铝石榴石合成工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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大功率激光芯片材料
大功率激光芯片材料激光技术在现代科学和工业中扮演着重要的角色,而激光芯片作为激光器件的核心组成部分,对激光器的性能和功率有着直接影响。
大功率激光芯片材料的选择对于实现高功率输出和稳定性至关重要。
本文将对大功率激光芯片材料进行探讨和分析。
大功率激光芯片材料主要包括晶体和光纤两类。
晶体材料是最早被使用的激光芯片材料,具有较高的光学和热学性能,适用于高功率和高能量输出。
常用的晶体材料包括:Nd:YAG(钇铝石榴石)、Nd:YVO4(钇钒石榴石)、Nd:YLF(钇铝硼石榴石)等。
这些晶体材料具有较高的光学透过性、较长的受激辐射寿命和较大的吸收交叉截面,能够实现较高的激光输出功率和激光效率。
晶体材料具有独特的晶格结构和能级分布,可通过掺杂稀土离子来调控激光器的输出波长和性能。
其中,钇铝石榴石(Nd:YAG)是应用最广泛的晶体材料之一,具有较高的光学透过性、较长的受激辐射寿命和较大的吸收交叉截面。
Nd:YAG激光器可实现高功率输出,广泛应用于材料加工、医疗美容、通信和科学研究等领域。
除了晶体材料,光纤材料也是大功率激光芯片的重要组成部分。
光纤激光器具有体积小、光束质量好、功率密度均匀等优点,逐渐成为大功率激光器的主要发展方向。
光纤材料主要包括掺铥光纤、掺镱光纤和掺铒光纤等。
其中,掺铥光纤是最早被商业化应用的高功率激光芯片材料之一,具有较高的光学透过性和较长的受激辐射寿命。
掺镱光纤和掺铒光纤具有较宽的增益带宽和较低的非线性效应,适合于高功率和超短脉冲输出。
随着科学技术的不断进步,大功率激光芯片材料的研究和应用也在不断发展。
近年来,石墨烯等新型材料的出现给激光器的性能和功率提升带来了新的机遇。
石墨烯具有优异的光学特性和热导率,可用于制备高功率和超快激光器。
石墨烯激光芯片具有优异的光学特性和热导率,可实现高功率输出和快速冷却,具有广阔的应用前景。
大功率激光芯片材料的选择对激光器的性能和功率具有重要影响。
晶体和光纤是目前应用最广泛的激光芯片材料,分别具有不同的优势和适用范围。
Nd:YAG激光器
Nd:YAG激光(N eodymium-d oped Y ttrium A luminium G arnet;Nd:Y3Al5O12或称之为钇铝石榴石晶体),钇铝石榴石晶体为其激活物质,晶体内Nd原子的含量为0.6~1.1%,属固体激光,发射激光为红外波长1.064um.属四能级系统。
Nd:YAG激活物质晶体主要使用氪气(kryton)或氙气(xenon)灯管作为泵浦源,泵浦灯的发射光谱是一个宽带连续谱,但仅少数固定的光谱峰被Nd离子吸收,所以泵浦灯仅利用了很少部分的光谱能量,大部分的使用率偏低。
Nd:YAG吸收的光谱区域由0.730um~0.760um与0.790um~0.820um,光谱被吸收后释放出相同频率单色光谱,但所释放的光谱并无固定方向与相位,所以尚无法形成激光。
激光生成原理。
当将激活物质放在两个互相平行的反射镜,(其中一片100%反射另一片50%透射镜)就可构成光学谐振腔,非轴向传播的单色光谱被排除谐振腔外,轴向传播的单色光谱在腔内往返传播。
当单色光谱在激光物质中往返传播时,称为谐振腔内“自激振荡”。
当泵浦灯提供足够的高能级的原子在激光物质内,具有高能级的原子在两能级间存在着自发辐射跃迁,受激吸收跃迁和受激辐射跃迁等三种过程。
受激辐射跃迁所产生的受激发射光,与入射光具有相同的频率,相位。
当光重复在谐振腔内通过“粒子数反转状态”的激活物质后,相同频率单色光谱的光强被增大生成了激光,激光高渗透率就能通过谐振腔内50%的透射镜发射出来,成为连续激光。
YAG掺铷——钇铝石榴石激光晶体胶粘剂
作 为环 氧一 丁腈 胶 粘 剂 体 系 , 只有 在 少 数 配 方 中 才 用 丁腈 混 炼 胶 ,主要 是 应 用 液 体 丁 腈 橡 胶 增 韧 环 氧 树 脂 ,其 中 尤 以端 羧 基 液 体 丁 腈 橡 胶 效 果
均 好 , 满 足 生 产 要 求 , 途 厂 泛 , 合 激 光 及 各 种 工程 应 用 。 中 详 述 了 酚 醛变 性 胺 固化 剂 的选 择 及该 胶 粘 能 用 符 文
剂的性能。
关键词 : 石榴石 ; 激光 ; 晶体 ; 变性胺 ; 改性环氧树脂
中图分类号 :Q 3 . 文献标识码 : 文章编号 :0 4 24 (0 7 o 一 0 10 T 47 9 A 10 — 8 9 2 0 ) l04 — 3
1 . 丁 睛 胶 特 点 .2 1
丁腈 橡胶 对 油类 和许 多溶 剂 的抵抗 能 力很 强 ;
粘附性 、 耐磨 性 和耐 老化性 能都 较好 ; 有一 定 的耐热
性。
脱 落 了 。由于 粘合 剂 的 问题直 接影 响 了 固体激 光 在
医疗 方 面 的应 用 , 了改 进 激 光 胶 粘 剂 , 们 深 入 为 我
随着 氰基含 量 的增加 , 剪切 强度 、 耐油性 能 和热 稳定性 都 相应 提高 。 因此 , 于改性环 氧胶 的一 般 为 用
丁腈 一 0 4。
现场 ,看 到 Y AG激光 晶体 要 和铜 管 或 不锈 钢 套 粘
接 , 靠 晶体 端 面 出 光 , 作 条 件 要 长期 浸 泡 在 水 全 工 和 乙二醇 及 甲醇 的冷却 液 中。对胶 粘 剂要 求 :1 耐 ()
激光陶瓷
激光陶瓷引言激光透明陶瓷是在近年来蓬勃发展起来的新型激光材料,目前,市场上激光材料以Nd:YAG(钕钇铝石榴石)单晶和钕玻璃为主。
透明陶瓷作为激光材料,和单晶比:具有掺杂浓度高、掺杂均匀性好、烧结温度低、周期短、成本低、质量可控性强、尺寸大、形状自由度大、可以实现多层、多功能激光器;和玻璃比:单色性好、结构组成更为理想、热导率高、可承受的辐射功率高。
作为激光工作物质的陶瓷材料。
如掺钕的透明氧化钇陶瓷。
在Y2O3(三氧化二钇)中加入少量ThO2(二氧化钍)和微量Nb2O5(五氧化二铌)。
它比激光玻璃材料导热性能好,比单晶激光材料容易制造,便于制成大尺寸。
有可能做成中等增益的高平均脉冲功率的激光物质中国、美国和欧洲很多国家的科研工作者都投身到激光陶瓷的研究中去,大家关注的不仅是激光陶瓷的制备技术,还包括未来固体激光技术的发展。
中科院上海硅酸盐研究所经过6年数百次实验,终于研制出国内第一块“透明陶瓷之王”——激光陶瓷,使我国成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术的国家。
通常,陶瓷都不是透明的,这是因为普通陶瓷中充满着无数微气孔。
这些气孔会对光线产生极强的折射和散射,致使几乎所有光线都无法通过陶瓷。
如果能把这些气孔赶走,陶瓷就能变得如玻璃般晶莹剔透这块“上海制造”的透明陶瓷采用高纯纳米原料,经过球磨混合、煅烧干燥等工艺,在1650?-1780?真空条件下保温10小时以上烧结而成,尺寸仅为3×3×3立方毫米。
从外观上看,这块黄豆大小的陶瓷完全可与玻璃以假乱真。
而它的不寻常之处更在于,能在短时间内射出一道炫目激光。
据上海硅酸盐研究所研究员潘裕柏介绍,在一般应用中,由透明陶瓷的微结构所带来的轻微折射,并不影响其透光率,但当方向性极强的激光穿过透明陶瓷时,任何微小的折射都会使光线急转弯,造成致命误差。
因此,激光陶瓷从最基本的单元“晶胞”开始,就与众不同,而这正是新材料领域比拼国家科研实力的“试金石”。
NdYAG激光
Nd:YAG激光Nd:YAG激光介绍:激光或英文称为LASER (雷射)其全名为L ight A mplification by S timulated E mission of R adiation.Nd.YAG为其英文简化名称,来自(N eodymium-d oped Y ttrium A luminium G ar net; Nd:Y3Al5O12)或中文称之为钇铝石榴石晶体,钇铝石榴石晶体为其激活物质,体晶体内之Nd原子含量为0.6~1.1%,属固体激光,可激发脉冲激光或连续式激光,发射之激光为红外线波长 1.064μm。
椭圆反射镜Nd.YAG激活物质晶体使用之泵浦灯管主要为氪气(krypton)或氙气(Xenon)灯管,泵浦灯的发射光谱是一个宽带连续浦,但仅少数固定的光谱峰被Nd离子吸收,所以泵浦灯仅利用了很少部份的光谱能量,大部份没被吸收的光谱能量转换成热能,所以能量的使用率偏低。
Nd:YAG吸收的光谱区域由0.730μm ~ 0.760μm与0.790μm ~ 0.820μm,光谱能被吸收后,会导致原子由低能级向高能级跃迁,部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出相同频率单色光谱,但所释放的光谱并无固定方向与相位,所以尚无法形成激光。
[编辑本段]激光生成原理。
当将激活物质放在两个互相平行的反射镜,(其中一片100%反射另一片50%透射镜)就可构成的光学谐振腔,在这光学谐振腔内,非轴向传播的单色光谱被排出谐振腔外:轴向传播的单色光谱在腔内往返传播。
当单色光谱在激光物质中往返传播时,称为谐振腔内“自激振荡”。
当泵浦灯提供足够的高能级的原子在激光物质内,具有高能级的原子在两能级间存在着自发发射跃迁、受激发射跃迁和受激吸收跃迁等三种过程。
受激发射跃迁所产生的受激发射光,与入射光具有相同的频率、相位。
当光重复在谐振腔内通过“粒子数反转状态”的激活物质后,相同频率单色光谱的光强被增大生成了激光,激光高渗透率就能透过谐振腔内50%的透射镜里发射出来,成为连续式激光。
掺镱钇铝石榴石激光晶体生长与性能研究
掺镱钇铝石榴石激光晶体生长与性能研究张学建;李春;谷亮;刘景和;邹广田【期刊名称】《长春理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(035)001【摘要】In this paper, the crystal growth and performance of Yb:YAG were studied systematically. The new technics that is filling protective atmosphere in the lower vacuum has been presented firstly. The Yb:YAG laser with a dimension of Φ27mm×100mm was grown by Czochralskimethod tomedium frequency induction heating. The performance of Yb:YAG crystal were investigated by using severalmeasurements, such as absorption spectrum, fluorescence spectrum and so on.%对Yb:YAG晶体生长及性能进行了系统的研究.提出了低真空充保护气氛的新工艺,采用中频感应加热提拉法,生长了Φ27mm×100mmYb:YAG激光晶体.采用吸收光谱和荧光光谱等测试技术,对Yb:YAG晶体的光谱特性、光学性能及激光特性进行了研究.【总页数】4页(P134-137)【作者】张学建;李春;谷亮;刘景和;邹广田【作者单位】吉林建筑工程学院,长春130118;吉林大学,长春130012;长春理工大学,长春130022;长春理工大学,长春130022;长春理工大学,长春130022;吉林大学,长春130012【正文语种】中文【中图分类】O78【相关文献】1.掺镱钇铝石榴石激光材料制备与性能表征 [J], 张学建;胡洪亮;黄德馨;李春2.掺镱钇铝石榴石激光透明陶瓷超细粉体的研究 [J], 李云辉;张伟娜;刘景和;周永昶;姜道新3.掺镱钇钪铝石榴石透明陶瓷制备及性能研究 [J], 林海;古奇;陈国军;杜瑞;孙超4.掺镱钇铝石榴石激光材料制备与性能表征 [J], 张学建;胡洪亮;黄德馨;李春;5.碳酸盐共沉淀法制备掺镱钇铝石榴石透明陶瓷的工艺 [J], 卢利平;刘景和;臧春和;张亮;曾繁明;万玉春因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
钇铝石榴石_YAG_透明激光陶瓷的研究进展_张晓荣
钇铝石榴石(YAG)透明激光陶瓷的研究进展*张晓荣,范桂芬,汤艳琴,吕文中(华中科技大学光学与电子信息学院,武汉430074)摘要 透明陶瓷的制备技术不断成熟,其中部分透明陶瓷可用作激光放大介质,即透明激光陶瓷。
透明激光陶瓷材料具有传统玻璃和单晶激光材料无法比拟的材料性能和光学特性,稀土离子掺杂的钇铝石榴石(YAG)多晶透明陶瓷是目前应用范围最广的固体激光材料之一。
回顾了透明陶瓷的发展史,并以YAG透明陶瓷为例,介绍了透明陶瓷的应用领域、研究概况、制备工艺及目前面临的技术难题。
关键词 透明激光陶瓷 钇铝石榴石 制备工艺 技术难点中图分类号:TQ174 文献标识码:A DOI:10.11896/j.issn.1005-023X.2014.21.024Research Progress of Yttrium Aluminum Garnet(YAG)Transparent Laser CeramicsZHANG Xiaorong,FAN Guifen,TANG Yanqin,LU Wenzhong(College of Optical and Electronic Information,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074)Abstract Nowadays,the preparation technology of transparent ceramics is becoming more and more maturing,and partially transparent ceramics which are named the laser ceramics can be used as a laser amplifying medium.Com-pared with the traditional glass and single crystal laser materials,the transparent ceramic materiasl show better per-formance and optical properties.Currently,rare earth ions doped yttrium aluminum garnet(YAG)transparent poly-crystalline ceramics are the most widely used solid laser materials.The history of transparent ceramics is reviewed.And the application domain,research status,preparation technology and facing technical problems for the YAG trans-parent ceramics are also introduced.Key words transparent laser ceramics,YAG,preparation technology,technical problem *国家自然科学基金(61172004) 张晓荣:女,1988年生,博士生,研究方向为透明陶瓷 E-mail:coolxiaorong@163.com 吕文中:男,1968年生,教授,主要从事微波介质材料及其相关通信器件、铁电压电陶瓷材料及其元器件的研究 E-mail:lwz@mail.hust.edu.cn0 引言固态激光器是以掺入激活离子的固体基质材料为工作物质的激光器,已广泛应用于金属加工、半导体微加工、医疗应用(如眼科手术)、红绿蓝(RGB)光源的激光打印机和投影仪、环境仪器和光学传输系统等,并有希望应用于未来的核聚变中。
