[发明专利]一种流体激光工作物质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属光学材料技术领域，具体涉及一种新型流体激光材料及其制备方法。

技术背景

高重复强激光技术是激光技术的重大发展方向之一，在我国已被列入国家科学技术中长期发展规划。高重复超强激光系统不仅是未来人类新能源的希望，在国防上也有极其重要的地位，比如激光聚变(ICF)。目前已发展的和正在发展的高重复强激光系统，如美国正在建造的192束、1.8兆焦耳脉冲能量的国家点火设备(NIF)，我国正在研制的60束、100KJ的神光-III主机巨型装置等除了在某些领域小部分在探索气体激光外，大部分都采用的是固体激光，使用固体激光工作物质。

目前固体强激光系统的发展遇到了困难和技术瓶颈，一是固体激光材料在高功率工作中容易生成损伤点，并且一旦生成了损伤点，在高功率运行中会迅速扩大，最终导致自身的破坏，这已经成为激光器运转功率继续提升的一个很严峻的自然瓶颈；二是固体的激光器中对固体激光工作物质没有较好的冷却方案，无法从根本上克服运行中的导热问题，在很大程度上制约了它的重复使用率、使用范围、运转周期和寿命，特别是不能提高重复使用率限制了一些应用领域，同时使运行成本居高不下，达不到大规模商业化的要求。

发明内容

本发明的目的是克服目前无机固体激光材料易损伤和导热性差的技术瓶颈，提供一种成本低的有机流体激光材料及制备方法。

本发明提出的新型流体激光工作物质，由纳米稀土复合氧化物(Nd_xY_y)₂O₃，0＜x/y≤1/9，经过表面修饰，然后分散于有机溶剂(DMF或DMSO)中而获得。

本发明提出的新型流体激光工作物质，其制备方法如下：

首先，采用溶液燃烧法合成出纳米稀土复合氧化物(Nd_xY_y)₂O₃(x/y≤1/9)；然后，对该纳米稀土复合氧化物的表面进行修饰；最后，将修饰好的纳米稀土复合氧化物分散到有机溶剂中(如DMSO、DMF)形成透明溶液，即得流体激光工作物质。其中，修饰所用的修饰剂为硅烷偶联剂，如二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷，硅烷偶联剂的用量为纳米稀土复合氧化物质量的0.5％-2％，修饰反应时间为20min-40min，修饰反应温度为65～80℃。

本发明制备得到的激光介质具有良好的流动性和导热性，用它做成的激光器，可广泛应用于需要激光器的国防、通讯等众多相关领域。

附图说明

图1是本发明中表面修饰前后的复合纳米材料分散在乙醇中的TEM图。

图2是本发明中该新型液体激光工作物质的吸收光谱。

图3是本发明中该新型液体激光工作物质的荧光光谱。

具体实施方式

为了更好地阐述该发明的成效，列举实施例如下：

实施例1：

将5.006g Nd₂O₃与0.994gY₂O₃混合后加入稍过量的硝酸，充分反应后加入4.2g甘氨酸(NH₂CH₂COOH)和一定量的去离子水，再加热蒸发至凝胶状，最后在高温炉上燃烧即得到淡蓝色复合纳米粒子(Nd_0.1Y_0.9)₂O₃。取500mg复合纳米粒子装入两颈瓶中，密封后进行无氧处理，并加入分析纯丙酮，再滴加质量分数为0.5％的二甲基二氯硅烷(或三甲基氯硅烷)，反应后进行提纯和真空干燥处理后得到近白色的纳米粉末。再将此粉末超声分散到DMF(二甲基甲酰胺)或DMSO(二甲亚砜)；中得到含Nd³⁺浓度为1.0×10²⁰cm^-3的液体激光工作物质。