人工晶体学报

作者：刘强, 李想, 郭礼豪, TOCI Guido, PIRRI Angela, PATRIZI Barbara, VANNINI Matteo, 吴俊林, 李江

单位：1.江苏大学材料科学与工程学院,镇江 212013;；2.中国科学院上海硅酸盐研究所,透明陶瓷研究中心,上海 201899;；3.中国科学院大学,材料与光电中心,北京 100049;；4.意大利国家研究委员会国立光学研究所,佛罗伦萨 50019;；5.意大利国家研究委员会“Carrara”应用物理研究所,佛罗伦萨 50019

关键词：Yb∶CaF2透明陶瓷,热压烧结,热等静压烧结,显微结构,激光性能,

基金：国家重点研发计划(2023YFB3812000);中国科学院国际伙伴计划(121631KYSB20200039)

本文采用化学共沉淀法合成了5%(原子数分数,下同)Yb∶CaF2纳米粉体。经过冷冻干燥后,粉体的团聚程度有所减轻,粉体呈立方片层状,平均颗粒尺寸约为40 nm。以冷冻干燥后的粉体为原料,通过热压烧结结合热等静压(HIP)烧结后处理制备了高光学质量的5%Yb∶CaF2透明陶瓷。分析了热压烧结过程中样品的致密化行为,并对陶瓷的显微结构、直线透过率、吸收光谱及激光性能进行测试与表征。结果表明,陶瓷坯体在热压烧结时的保温阶段存在致密化驱动力的激活阈值,同时HIP后处理能够进一步压缩和排除热压陶瓷内残留气孔,有效提高陶瓷的光学质量。通过热压烧结(625 ℃×2 h,50 MPa)结合HIP后处理(600 ℃×3 h,100 MPa Ar)制备的5%Yb∶CaF2透明陶瓷在400和1 200 nm处的直线透过率分别为72.6%和92.2%(厚度2 mm),其在976 nm处的吸收截面为0.52×10-20 cm2。使用波长为930 nm的光纤耦合二极管激光器(LD)端面泵浦Yb∶CaF2透明陶瓷,获得了最大输出功率为0.81 W、斜率效率为9.7%的准连续激光输出。

来源：2024年第11期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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