具有“回音壁”模的Er/Yb:Lu2O3多晶透明陶瓷微球光学谐振腔的可控尺寸制备及光学性能研究

微球激光器在光电子等领域有广泛的应用前景，微球光学谐振腔是微球激光器的核心部分。项目研究Er/Yb:Lu2O3透明陶瓷微球激光晶体，不仅可提高微球激光器的性能，还将给微球激光器的设计带来很大的自由度，有望为微球激光器的研究和应用带来巨大的推动作用。项目将在已研制的Lu2O3粉体制备工艺基础上，进一步研究粉体颗粒尺寸和形貌的控制机理，获得制备单分散球形Er/Yb:Lu2O3粉体的均匀沉淀法工艺；提出以油性介质作为成型"模具"，在其中原位成型微球坯体的凝胶注模成型工艺，探索在油相中控制微球形貌的原理和方法，制备出高质量的微球坯体；研究单分散球形粉体的烧结机理和工艺；探明微球显微组织、组成及其尺寸与光学性能的关系。最终研究开发出光学性能优异的高品质Er/Yb:Lu2O3多晶透明陶瓷微球腔及其可控尺寸制备技术。项目研究将对微球激光晶体的开发奠定理论和实践基础，具有重大的理论意义和广阔的应用前景。

微球激光器在光电子等领域有广泛的应用前景，目前所使用的微球材料在性能和制备工艺方面存在各种缺点，严重限制了微球激光的基础和应用研究。本项目研究透明陶瓷微球激光晶体及其先进制备技术，旨在解决目前激光微球腔在材质和制备工艺等方面遇到的一些难题，不仅可提高微球激光器的性能，还将给微球激光器的设计带来很大的自由度，有望为微球激光器的研究和应用带来巨大的推动作用。项目探明了均相沉淀法制备单分散Lu2O3粉体工艺中，粉体颗粒尺寸和形貌的控制机理，研究获得了单分散球形粉体及其烧结机理和工艺；就微量激活元素在粉体合成过程中的影响开展研究，探明了微量激活元素对粉体颗粒尺寸和形貌的影响及其作用机制，获得制备单分散球形Eu:Lu2O3和Er/Yb:Lu2O3 粉体的均匀沉淀法工艺；提出以油性介质作为成型"模具"，在其中原位成型微球坯体的凝胶注模成型工艺，探索在油相中控制微球形貌的原理和方法，制备出了高质量的微球坯体；提出采用激光光束烧结制备微球的新工艺，制备出了尺寸可控、表面光洁的透明陶瓷微球，对陶瓷微球的显微组织和性能开展了研究。项目最终研究开发出了光学性能优异的高品质RE:Lu2O3多晶透明陶瓷微球腔及其可控尺寸制备技术，对微球激光晶体的开发奠定了实验基础，具有重要的理论意义和广阔的应用前景。