本文關(guān)鍵詞：復(fù)合結(jié)構(gòu)激光材料

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【摘要】：激光材料是激光技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)與核心,是面向大能量、高功率全固態(tài)激光器發(fā)展重要單元。為獲得大能量、高功率、高光學(xué)質(zhì)量的激光輸出,激光材料需要大尺寸、高濃度摻雜、高熱導(dǎo)率、低損耗。LD泵浦高增益、大口徑激光增益介質(zhì)時(shí),會(huì)帶來嚴(yán)重的自發(fā)輻射放大(Amplified Spontaneous Emission,ASE)效應(yīng)。LD泵浦增益介質(zhì)時(shí),其熒光過程量子效率1,即在激光材料中產(chǎn)生熱問題。目前,采用LD高功率密度下泵浦激光工作物質(zhì)時(shí),產(chǎn)生的熱效應(yīng)、自發(fā)輻射放大(ASE)效應(yīng)以及寄生振蕩(PO)效應(yīng),是制約激光光束質(zhì)量和輸出功率水平的關(guān)鍵�，F(xiàn)有的研究表明,復(fù)合結(jié)構(gòu)激光工作物質(zhì)可以降低熱效應(yīng)及ASE效應(yīng),提高輸出功率、改善光束質(zhì)量。針對(duì)LD高功率泵浦下的熱問題和ASE效應(yīng),利用激光陶瓷的制備工藝優(yōu)勢(shì),本論文設(shè)計(jì)并制備了過渡金屬摻雜氧化鋁陶瓷包邊藍(lán)寶石以及Yb:LuAG/LuAG、Yb:YAG/YAG的復(fù)合激光材料,對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備工藝以及微觀結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能進(jìn)行表征研究。1流延法制備氧化鋁流延膜流延法制備氧化鋁流延膜,系統(tǒng)研究了漿料的電動(dòng)電位、流變曲線、粘結(jié)劑(PVA124)量,以及流延膜質(zhì)量和顯微結(jié)構(gòu)、真空燒結(jié)的陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)和光學(xué)質(zhì)量。通過研究表明：分散劑的用量為lwt%,10 vol.% PVA124時(shí)能夠獲得結(jié)構(gòu)致密、高透過率的氧化鋁陶瓷,其在300-850nm波段線性透過率為～30%,從而確認(rèn)制備出可以高質(zhì)量包邊過渡金屬摻雜氧化鋁的流延膜。2過渡金屬摻雜氧化鋁陶瓷光譜以及包邊藍(lán)寶石流延法制備出100μm厚的過渡金屬摻雜的A1203陶瓷膜,在800nm處鈷摻雜A1203陶瓷膜有吸收。根據(jù)計(jì)算包邊材料吸收系數(shù)a=1.335 cm-1、測(cè)試出折射率n=1.768。利用陶瓷燒結(jié)工藝,對(duì)過渡金屬摻雜氧化鋁膜包邊的Sapphire進(jìn)行真空燒結(jié)。在1750/10h真空燒結(jié),復(fù)合結(jié)合處存在大量氣孔；在1810/10h真空燒結(jié),結(jié)合處干凈,沒有雜質(zhì)、氣孔等缺陷。3 Yb:LuAG/LuAG、Yb:YAG/YAG的復(fù)合激光材料制備研究通過熱擴(kuò)散方法制備Yb:LuAG/LuAG復(fù)合陶瓷。通過熱擴(kuò)散理論結(jié)合不同燒結(jié)溫度,分析復(fù)合區(qū)域陶瓷晶粒生長(zhǎng)機(jī)理。通過ZYGO干涉儀測(cè)試,復(fù)合結(jié)構(gòu)激光材料光學(xué)均勻性良好,復(fù)合區(qū)域不存在氣孔以及斷層。通過熱鍵合結(jié)合陶瓷晶粒生長(zhǎng)制備出Yb:YAG/YAG陶瓷晶體復(fù)合材料,結(jié)合不同燒結(jié)溫度和時(shí)間,分析陶瓷晶粒和單晶之間相互作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著溫度升高或延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間,晶體朝著陶瓷方向生長(zhǎng),形成“新材料”；燒結(jié)溫度越高或保溫時(shí)間越長(zhǎng),其形成“新材料”區(qū)域面積越大；晶體陶瓷結(jié)合處存在大量的氣孔,該氣孔是來源于陶瓷,低氣孔率的陶瓷可以制備高質(zhì)量的陶瓷晶體結(jié)構(gòu)。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合激光材料 Yb:LuAG/LuAG 同質(zhì)包邊藍(lán)寶石 顯微結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN244;TB33
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 引言11-25
• 1.1 目前激光技術(shù)及激光材料研究進(jìn)展11-17
• 1.1.1 DPSSL簡(jiǎn)介11-12
• 1.1.2 高功率固體激光發(fā)展現(xiàn)狀及實(shí)現(xiàn)方式12-17
• 1.2 激光工作物質(zhì)熱效應(yīng)17-20
• 1.2.1 溫度梯度效應(yīng)17-18
• 1.2.2 熱應(yīng)力18
• 1.2.3 熱致雙折射18-19
• 1.2.4 熱透鏡效應(yīng)19
• 1.2.5 熱效應(yīng)對(duì)輸出激光質(zhì)量影響19-20
• 1.3 吸收輻射放大(ASE)效應(yīng)20-24
• 1.3.1 放大自發(fā)輻射抑制技術(shù)20-24
• 1.4 本課題研究?jī)?nèi)容與意義24-25
• 2 水基流延成型Al_2O_3陶瓷膜25-42
• 2.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與表征25-27
• 2.1.1 粉體顆粒比表面測(cè)試25
• 2.1.2 氧化鋁粒徑分布25
• 2.1.3 粉體顯微形貌和成分25
• 2.1.4 料漿pH值25
• 2.1.5 料漿電動(dòng)電位25
• 2.1.6 料漿流變性能25-26
• 2.1.7 流延膜熱分析26
• 2.1.8 陶瓷光透過率和吸收曲線26
• 2.1.9 光學(xué)均勻性檢測(cè)26-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)工藝流程27-30
• 2.2.1 原料選擇28
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備28-29
• 2.2.4 粉體選擇29-30
• 2.3 分散劑對(duì)漿料分散性的影響30-33
• 2.3.1 分散劑種類30-31
• 2.3.2 分散劑Zeta-pH值關(guān)系31-32
• 2.3.4 分散劑用量選擇32-33
• 2.4 粘結(jié)劑對(duì)漿料的影響33-41
• 2.4.1 粘結(jié)劑性質(zhì)33-34
• 2.4.2 粘結(jié)劑漿料流變曲線34-35
• 2.4.3 粘結(jié)劑對(duì)流延膜微觀及致密度影響35-41
• 2.5 本章小結(jié)41-42
• 3 過渡金屬鈷摻雜氧化鋁陶瓷包邊藍(lán)寶石42-49
• 3.1 引言42
• 3.2 流延法制備鈷摻雜氧化鋁陶瓷及其光吸收性能研究42-44
• 3.3 鈷摻雜氧化鋁陶瓷包邊藍(lán)寶石晶體研究44-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 4 Yb：LuAG/LuAG,Yb：YAG/YAG材料復(fù)合結(jié)構(gòu)研究49-62
• 4.1 引言49-51
• 4.1.1 復(fù)合結(jié)構(gòu)Yb：YAG/YAG設(shè)計(jì)與理論50-51
• 4.2 熱擴(kuò)散Yb：LuAG/LuAG多晶陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)51-55
• 4.3 YAG/Yb：YAG陶瓷單晶化制備與研究55-60
• 4.3.1 引言55-56
• 4.3.2 Yb：YAG/YAG陶瓷單晶化復(fù)合界面形貌分析56-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 5 總結(jié)62-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 攻讀學(xué)位期間所開展的科研項(xiàng)目和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-71
• 致謝71

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1 記者 張Z，

本文編號(hào)：937461