RE：YAG透明陶瓷的制备和光学性能研究
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摘要
针对单晶和玻璃作为激光工作物质的一些缺陷，本文用前驱体烧结法得到了稀土(Nd，Er)掺杂的YAG透明陶瓷，拟提供一种新的激光工作物质。我们采用尿素和碳酸盐为沉淀剂，用液相共沉淀法制备出前驱体粉末，分别在1200℃和1000℃煅烧后得到粒度均匀、性能良好的YAG多晶粉体。在1750℃的高温下烧结素坯得到透光性质良好的光学陶瓷。
本文系统地探讨了透明陶瓷的制备工艺，着重研究了液相共沉法和透明陶瓷的烧结机理，通过对前驱体的TG-DTA和XRD分析，得出了得到晶化完全且粒度适当的YAG多晶粉体的最佳煅烧温度。研究了前驱体煅烧前后的红外光谱，并对所出现的峰值进行了振动归属。测试了最后多晶陶瓷体的吸收光谱、荧光光谱以及透光率。
Based on some limitations of single crystal and glasses as the laser materials, the transparent YAG ceramics co-doped with RE ions were synthesized by the precursor calcination method to provide a novel laser material. The precursor was obtained by co-precipitation method, with urea and carbonate served as precipitant. After calcined at 1200℃ and 1000℃ respectively, poly-crystalline YAG powder with even size distribution and good performances is obtained. The transmittance of final product sintered at1750℃ is about 75%.
The preparation techniques of transparent ceramics, the mechanism of liquid co-precipitation and transparent ceramics calcination were discussed systemically in this paper. Trough the TG-DTA and XRD analysis, the optimum calcination temperature of precursor with complete crystallization and proper particle size was also discussed. The infrared spectra of the precursor before and after calcination were well investigated and the peaks were ascribed appropriately. The absorption spectrum, fluorescence spectrum and transmittance were measured to characterize the final product of poly-crystalline ceramics.
本文系统地探讨了透明陶瓷的制备工艺，着重研究了液相共沉法和透明陶瓷的烧结机理，通过对前驱体的TG-DTA和XRD分析，得出了得到晶化完全且粒度适当的YAG多晶粉体的最佳煅烧温度。研究了前驱体煅烧前后的红外光谱，并对所出现的峰值进行了振动归属。测试了最后多晶陶瓷体的吸收光谱、荧光光谱以及透光率。
Based on some limitations of single crystal and glasses as the laser materials, the transparent YAG ceramics co-doped with RE ions were synthesized by the precursor calcination method to provide a novel laser material. The precursor was obtained by co-precipitation method, with urea and carbonate served as precipitant. After calcined at 1200℃ and 1000℃ respectively, poly-crystalline YAG powder with even size distribution and good performances is obtained. The transmittance of final product sintered at1750℃ is about 75%.
The preparation techniques of transparent ceramics, the mechanism of liquid co-precipitation and transparent ceramics calcination were discussed systemically in this paper. Trough the TG-DTA and XRD analysis, the optimum calcination temperature of precursor with complete crystallization and proper particle size was also discussed. The infrared spectra of the precursor before and after calcination were well investigated and the peaks were ascribed appropriately. The absorption spectrum, fluorescence spectrum and transmittance were measured to characterize the final product of poly-crystalline ceramics.
引文
1 干福熹、邓佩珍著，激光材料，上海科学技术出版社 1996年出版，242-315
2 邱宏伟、毛艳丽、董俊等，量子电子学报，2002，Vol．19 No．1：1-6
3 陈凯、盛秋琴、韩军等，光电子技术，2003，Vol．23 No．1：16-23
4 徐家跃，过去10年警惕研究透视，人工晶体学报，2001 Vol．30，No．2：144-148
5 谢征芳，陈朝辉，李永清，中国陶瓷工业 2000．Vol．7，No．1：31-36
6 殷声．现代陶瓷及其应用，北京科学技术出版社，1990
7 李世普，特种陶瓷工艺学，武汉工业出版社，1990
8 N Kuramoto et al. IEEE Transactions of Components, 1989.9(4}:386
9 Ichinose N., New Ceramic, 1992(5):95
10 Akio Ikesue and Toshiyuki, kinoghita: J. Am. Ceram. Soc. ,1995, vol. 78:1033
11 最新精密陶瓷，[H]坂野久夫，同济大学出版社，1990年
12 [美]W．D．金格瑞，陶瓷导论，中国建筑工业出版社，1982年，652
13 B. Cockayne and D.W. Jones. Eds., Academic Press, Inc., New York, 1966
14 刘军芳，傅正义，张东明等，透明陶瓷的研究线装于发展展望。陶瓷学报，2002．Vol．23：4246-250
15 J. Lu, M. Prabhu, K. Ueda et al.. Laser Phys.,2001,10:1053-1057
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21 M. sekita, H. Haneda, T. Yanggitani, S. Shirasaki, J. appl. phys.,1990, vol. 67:453
22 Jianren Lu, et al., Appl. Phys. Lett. 2002, Vol. 77, No. 4:3707-3709
23 张芳，秦小梅，修稚萌等，功能材料，2002，33(1)，88-89
24 徐雪春，卢铁城，承刚等，四川大学学报(自然科学版)，2002，Vol．39，No．5：894-897
25 李江，潘裕柏．张俊计等，硅酸盐学报，2003，Vol．31，No．5
26 单振国，干福熹，当代激光之魅力，科学出版社，2000年
27 陈钰清，王静环，激光原理，浙江大学出版社，1992年
28 王之江主编，光学技术手册，机械工业出版社，1987年
29 [美]J．H．Franz，V．K．Jain 光通信器件与系统，电子工业出版社，2002
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31 江剑平，半导体激光器，电子工业出版社 2000，252-361
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38 稀土离子转换发光的研究，赵稷玲、侯延冰等，半导体光电，2000，Vol．21．No．4
39 东初，医学用而就刚其的崛起，光电子技术与信息，1997，10(2)：30-32
40 江祖成，蔡汝秀，张华山，希图元素分析化学，科学出版社，2000，3
41 王宏志，高濂，无机材料学报，2001，Vol．16，No．4：630-634
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64 N．伊卡诺斯(著)，密(细)陶瓷导论：世界图书出版公司，1992
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66 Chen I W, Wang X H. Nature. 2000,404(6774):168-171
67 尹衍升，张景德，氧化铝陶瓷及其复合材料，化学工业出版社 2001：69
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