[发明专利]一种过渡金属离子掺杂硒化锌激光透明陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种过渡金属离子掺杂硒化锌激光透明陶瓷的制备方法。制备步骤包括：将化学气相沉积硒化锌和热扩散过渡金属离子掺杂硒化锌多晶块体材料在研钵中研磨成粉体，随后经过200目筛网，然后将粉体放入石墨模具中，用金属钼片和石墨纸隔开；最后将模具放入热压炉中按照设定好的烧结参数进行烧结；将热压炉降温至室温后取出样品进行抛光，获得过渡金属离子掺杂硒化锌激光透明陶瓷。本发明所涉及的工艺流程简单，可重复性强，成本低廉，避免了粉体制备过程中产生的不利影响，以及缩短了陶瓷制备周期。本发明所制备的过渡金属离子掺杂硒化锌激光透明陶瓷具有掺杂离子均匀分布，优异的光学质量和机械性能等优点。

技术领域

本发明涉及激光材料技术领域，尤其涉及一种过渡金属离子掺杂硒化锌激光透明陶瓷的制备方法。

背景技术

中红外2～5μm波段位于2～2.5μm和3.5～5μm两个中红外窗口，并且该波段覆盖了众多原子分子的吸收谱，因此中红外2～5μm波段通常有大气传输窗口和分子指纹区两个显著的特征因而该波段被广泛应用于气体探测、光通信、激光雷达、红外对抗和目标检测等诸多领域。

全固态激光器实现中红外激光输出的方法有三种，第一种是量子级联激光器；第二种是利用非线性频率变换的光参量放大器(OPA)和光参量振荡器(OPO)，它们利用频率下转换将可见光或近红外光调谐到中红外波段；第三种是直接泵浦过渡金属离子掺杂的II-VI族激光增益介质。但是量子级联激光器、OPA和OPO存在散热性差、工艺流程复杂和高成本等缺点。

过渡金属离子掺杂的II-VI族激光增益材料具有导热性能好、宽可调谐范围和吸收、发射截面大等优点。其中过渡金属离子铬掺杂的II-VI固体激光器的输出波长为2～3μm，铁掺杂的II-VI固体激光器的输出波长为3～5μm；因此铬，铁掺杂的II-VI族激光增益介质的发光波段刚好覆盖了2～5μm。

过渡金属离子掺杂的II-VI族多晶透明陶瓷的制备方法主要有热扩散法和热压法；热扩散法是利用热激活的过渡金属离子扩散到II-VI材料中，它也是当前制备过渡金属离子掺杂II-VI激光材料应用最广的方法；但是热扩散法制备的过渡金属离子掺杂II-VI族增益材料存在掺杂离子富集在材料表面(分布不均)的缺陷，限制了直接泵浦过渡金属离子掺杂II-VI激光器的发展，而且该方法制备过渡金属离子掺杂II-VI激光增益介质的周期长，需要数天到数十天。

热压法主要有热压烧结、热等静压烧结和放电等离子体烧结等方法，它们是通过调控烧结参数(温度、压力、时间和升温速率)来实现激光透明陶瓷的高度致密，以提高陶瓷的光学质量；原料粉体的质量对激光透明陶瓷的质量有着重要的影响，因此制备过渡金属离子掺杂硒化锌的粉体是制备陶瓷过程中关键的一个环节；但是过渡金属离子掺杂硒化锌的粉体在市场上难以直接购得，而运用共沉淀法制备过渡金属离子掺杂硒化锌粉体时会产生硒化氢有毒气体和其它杂质物质，硒化氢气体对身体健康有着极大的伤害，且该方法工艺流程复杂。

发明内容

基于上述背景技术，本发明的目的在于提供过渡金属离子掺杂硒化锌激光透明陶瓷的一种制备方法，该方法简单，成本低廉，并且制备的陶瓷具有掺杂离子均匀分布，优异的光学质量和机械性能等优点。过渡金属离子掺杂硒化锌激光透明陶瓷作为一类新型固体激光增益材料，极具发展前景；同时该方法也为获得高性能的过渡金属离子掺杂硒化锌激光器奠定关键材料基础。

本发明大幅缩短了过渡金属离子掺杂硒化锌激光增益介质的制备时间，以及有效避免了粉体制备过程硒化氢有毒气体和其它杂质产生的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种过渡金属离子掺杂硒化锌激光透明陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)将化学气相沉积硒化锌多晶块体和热扩散过渡金属离子掺杂硒化锌多晶块体材料放入研钵中混合研磨成粉体；

步骤(2)将步骤(1)混合研磨后的粉体过200目的筛网；