[发明专利]铥钬双掺钇铝石榴石激光透明陶瓷制备方法

说明书

本发明公开了一种铥钬双掺钇铝石榴石激光透明陶瓷制备方法，属于光电子材料技术领域，该方法包括制备Tm，Ho：Y₃Al₅O₁₂激光陶瓷纳米粉体前驱体、坯体成型以及陶瓷制备三个步骤，采用溶胶凝胶法或液相共沉淀法合成高纯、单分散、均匀掺杂、高烧结Tm，Ho：Y₃Al₅O₁₂激光陶瓷纳米粉体前驱体。通过设计与模拟，调控钬Ho、铥Tm与钇Y三种稀土离子的构效关系，实现组分控制。通过选择氩气气氛，抑制铝的价态变化及组分偏析。通过该方法生长的陶瓷具有制备相对容易，成本低廉，加工性能较好，各向同性，相均匀性宽、掺杂浓度高、分布均匀、没有应力和杂质引起的核心、光学均匀性好等特点，是一种极具发展前途的激光陶瓷材料。

技术领域

本发明属于光电子材料技术领域，具体涉及一种铥钬双掺钇铝石榴石激光透明陶瓷制备方法。

背景技术

随着激光技术的发展，激光应用于多种领域，固体激光器需求量逐年增加，固体激光器就是用固体激光材料作为工作物质的激光器，固体激光器的工作物质，主要由光学透明的晶体或玻璃作为基质材料，掺以激活离子或其他激活物质构成。但是激光陶瓷因优异的性能异军突起，在各领域都有广泛的应用。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长周期长，能耗和成本高，同时它收到许多方面的限制，如光学激活离子在晶体中纵向分布不均匀等。激光陶瓷具有陶瓷特有的耐高温、耐腐蚀、高绝缘、高强度等特性，同时具有独特的光学性能。在二极管泵浦光源、以激光陶瓷为介质的情况下，铥钬双掺钇铝石榴石透明陶瓷材料中Tm³⁺作敏化离子，通过Ho³⁺和Tm³⁺离子间能量转移，可实现2μm的激光输出，降低了激光震荡阈值，提高了激光输出效率，较晶体激光材料具有更佳的人眼安全、大气传输性能等优点。在一定情况下，透明激光陶瓷的性能可与晶体材料相媲美，有望在部分领域逐步替代单晶材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铥钬双掺钇铝石榴石激光透明陶瓷制备方法，通过该方法生长的陶瓷具有制备相对容易，成本低廉，加工性能较好，各向同性，相均匀性宽、掺杂浓度高、分布均匀、没有应力和杂质引起的核心、光学均匀性好等特点，是一种极具发展前途的激光陶瓷材料，能够满足全固态新型激光器对工作物质的要求。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：铥钬双掺钇铝石榴石激光透明陶瓷制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、采用溶胶凝胶法或液相共沉淀法制备Tm，Ho：Y₃Al₅O₁₂激光陶瓷纳米粉体前驱体；

S2、将经过步骤S1得到的Tm，Ho：Y₃Al₅O₁₂激光陶瓷纳米粉体前驱体、聚乙烯醇及丙三醇混合，得到混合物料，对混合物料进行炒蜡、过筛、造粒，完成造粒后置于模具中，在压力5GPa、温度600℃条件下压坯，保压时间5min～10min，得到Tm，Ho：Y₃Al₅O₁₂激光陶瓷坯体；

S3、将经过步骤S2得到的Tm，Ho：Y₃Al₅O₁₂激光陶瓷坯体在氩气气氛下进行真空热压烧结，得到铥钬双掺钇铝石榴石激光透明陶瓷；

进一步，所述Tm，Ho：Y₃Al₅O₁₂激光陶瓷纳米粉体前驱体的粒径范围为70nm～100nm。

进一步，步骤S1中，所述采用溶胶凝胶法制备Tm，Ho：Y₃Al₅O₁₂激光陶瓷纳米粉体前驱体的过程如下：