[发明专利]一种用于调Q激光的复合结构激光陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于调Q激光的复合结构激光陶瓷及其制备方法，所述方法包括如下步骤：制备调Q激光的复合结构激光陶瓷的陶瓷粉体，包括Nd：YAG粉体、Cr：YAG粉体，所述制备陶瓷粉体的方法包括固相合成、共沉淀、溶胶凝胶或燃烧合成；成型，所述成型采用干压‑冷等静压成型或凝胶注模成型，制备得到高透过率的调Q激光用复合结构激光陶瓷；在Nd：YAG和Cr：YAG之间采用多级Nd：YAG和Cr：YAG混合粉体过渡的设置，混合粉体的混合比例从0～100％，制备得到高透过率的调Q激光用复合结构激光陶瓷。相对于目前的单晶制备调Q激光介质而言，本发明方法工艺简单、环保，适于大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷及其制备方法，尤其涉及一种用于调Q激光的复合结构激光陶瓷及其制备方法，具体是一种Nd:YAG及Cr:YAG复合结构的激光陶瓷及其制备方法。

背景技术

调Q技术又叫Q开关技术，是将一般输出的连续激光能量压缩到宽度极窄的脉冲中发射，从而使光源的峰值功率可提高几个数量级的一种技术。

现有的调Q技术方案主要是采用Nd:YAG和Cr:YAG键合激光晶体(钕掺杂YAG用于增益介质，铬掺杂YAG用于Q开关)，这种方案存在着一致性差、寿命低、稳定性差、加工成本高等缺点，难以满足激光雷达技术的快速发展要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的用于调Q激光的复合结构激光陶瓷的制备方法，所述陶瓷材料为Nd:YAG和Cr:YAG复合透明陶瓷。

为解决以上技术问题，本发明提出了一种用于调Q激光的复合结构激光陶瓷的制备方法所采取如下技术方案：

所述制备方法包括如下步骤：

S1、制备调Q激光的复合结构激光陶瓷的陶瓷粉体，包括Nd:YAG粉体、Cr:YAG粉体，所述制备陶瓷粉体的方法包括固相合成、共沉淀、溶胶凝胶或燃烧合成；

S2、成型，所述成型采用干压-冷等静压成型或凝胶注模成型，制备得到高透过率的调Q激光用复合结构激光陶瓷；

在Nd:YAG和Cr:YAG之间采用多级Nd:YAG和Cr:YAG混合粉体过渡的设置，混合粉体的混合比例从0～100％，制备得到高透过率的调Q激光用复合结构激光陶瓷。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述凝胶注模成型方法具体包括以下步骤：

将分别Nd:YAG粉体、Cr:YAG粉体分散于去离子水中，加入分散剂，分别制备得到Nd:YAG浆料和Cr:YAG浆料；

再在Nd:YAG浆料和Cr:YAG浆料中分别依次加入丙烯酰胺单体和N，N-双甲基丙烯酰胺，混合2-4h；

再在Nd:YAG浆料和Cr:YAG浆料中分别依次加入引发剂、催化剂进行混合，得Nd:YAG陶瓷浆料和Cr:YAG陶瓷浆料；

在一个垂直放置的筒状容器，分别加入Nd:YAG陶瓷浆料和Cr:YAG陶瓷浆料，后一种陶瓷浆料加入时，速度缓慢以防止对前一种陶瓷浆料产生扰动；

对上述陶瓷浆料进行加热并静置2-4h后浆料固化，经过脱模、干燥、素烧，真空烧结+热等静压烧结的方法得到Nd:YAG、Cr:YAG复合结构的透明陶瓷。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述干压-冷等静压成型方法包括：将分别Nd:YAG粉体、Cr:YAG粉体分别放入干压模具的两个腔室，两个腔室用薄的金属片分开，粉体铺平后将金属片取出，进行干压，经过脱模、冷等静压、素烧，真空烧结+热等静压烧结的方法得到Nd:YAG、Cr:YAG复合结构的透明陶瓷。

作为本发明实施方式的进一步改进，Nd离子和Cr离子分布在透明陶瓷的两侧。