[發(fā)明專利]鉺摻雜的含鈧石榴石Er3+:A3Sc2B3O12激光透明陶瓷及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010607638.3
• 申請(qǐng)日: 2010-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN102061523A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫敦陸;殷紹唐;張慶禮;羅建喬;劉文鵬;谷長(zhǎng)江;秦清海;李為民;韓松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): C30B29/28
• 分類號(hào): C30B29/28;C30B1/10
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能陶瓷材料領(lǐng)域，具體的說是一種鉺摻雜的含鈧石榴石Er³⁺:A₃Sc₂B₃O₁₂[A＝Gd、Y；B＝Ga、Al]激光透明陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)

1964年，Carnall?E等采用熱壓真空燒結(jié)首次合成出摻鏑的氟化鈣(Dy²⁺:CaF₂)透明陶瓷，并實(shí)現(xiàn)了激光振蕩，從而揭開了透明激光陶瓷研究的序幕，但當(dāng)時(shí)由于激光陶瓷的激光性能遠(yuǎn)不及晶體及玻璃，從而未能引起重視。自1995年日本科學(xué)家制備出高透明的Nd:YAG陶瓷，并實(shí)現(xiàn)可以與晶體媲美的激光輸出后，激光透明陶瓷正向綜合性能最優(yōu)良的Nd:YAG激光單晶發(fā)起強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)。目前，美國(guó)利夫莫爾實(shí)驗(yàn)室已用日本提供的5塊100mm×100mm×20mm的Nd:YAG透明陶瓷實(shí)現(xiàn)了67KW的激光輸出。

Er³⁺離子的⁴I_11/2→⁴I_13/2躍遷，在不同的基質(zhì)中可產(chǎn)生2.7-3μm波段的激光，這個(gè)波段在國(guó)防軍事中有著重要的應(yīng)用。同時(shí)該波段與水的強(qiáng)吸收峰位置重疊，因而較之10.6μm更易被水、Ca、P等所吸收，可廣泛應(yīng)用于軟組織及骨的切開、切除手術(shù)，還可以取代高速渦輪牙鉆，實(shí)施對(duì)牙體硬組織的切割等。最近的研究表明，2.7μm激光在石英光纖中傳輸損耗小，且對(duì)人體組織損傷也較小因而在醫(yī)療中有更廣闊的應(yīng)用前景(A.et?al，OpticsCommunication，125(1996)90)。另外，用2.7-3μm的激光進(jìn)行光參量振蕩，可以把激光波長(zhǎng)拓展到3～19μm中遠(yuǎn)紅外波段，可用于光電對(duì)抗(干擾)、紅外照明、激光雷達(dá)、自由空間通信、化學(xué)和生物戰(zhàn)劑的探測(cè)、環(huán)境污染監(jiān)測(cè)以及反恐等領(lǐng)域。

目前在Er:YSGG、Cr，Er:YSGG及Er:GSGG激光晶體中已獲得了2.79μm的激光輸出。然而這些晶體需采用提拉法生長(zhǎng)，其過程十分復(fù)雜，要求條件苛刻，但制備陶瓷與生長(zhǎng)單晶相比，具有成本低，尺寸大，可實(shí)現(xiàn)高濃度摻雜等優(yōu)點(diǎn)，另外具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，因此可以大大提高激光輸出功率。據(jù)檢索，目前國(guó)內(nèi)外都還沒有關(guān)于Er³⁺:A₃Sc₂B₃O₁₂[A＝Gd、Y；B＝Ga、Al]激光透明陶瓷的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于公開了一種能夠在的目的在2.7-3μm實(shí)現(xiàn)激光輸出的Er³⁺:A₃Sc₂B₃O₁₂[A＝Gd，Y；B＝Ga，Al]透明激光陶瓷及其制備方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

高效中紅外激光透明陶瓷Er:A₃Sc₂B₃O₁₂，所述陶瓷的化學(xué)式為Er³⁺:A₃Sc₂B₃O₁₂，分子式Er_3xA_3(1-x-y)Sc₂B₃O₁₂[A＝Gd、Y；B＝Ga、Al]，其中0＜x＜1。

所述陶瓷是以聲子能量較低的YSGG或具有抗輻射性能的GSGG等為基質(zhì)的透明激光陶瓷。

其中Er³⁺是取代陶瓷中十二面體中心位置的A³⁺，Er³⁺的取代濃度為30-50at％。

所述的激光透明陶瓷Er:A₃Sc₂B₃O₁₂[A＝Gd、Y；B＝Ga、Al]的制備方法：