无晶界Nd:YAG激光透明晶体的可控制备及性能研究

对激光透明陶瓷而言，晶界的消除，有利于提高激光输出效率，并可实现从陶瓷到单晶的转变，从而可以制备出采用传统的提拉法无法生长出的高浓度掺杂Nd:YAG单晶。因此，开展无晶界Nd:YAG激光透明晶体的研制具有十分重要的意义和广阔的应用前景。.本项目拟通过溶胶-凝胶法粉料制备工艺、热压和热等静压烧结工艺的研究，解决无晶界Nd:YAG 激光透明晶体制备的关键技术；通过研究籽晶方向、烧结助剂、热压和热等静压工艺参数等对晶粒生长速度的影响，探明无晶界Nd:YAG激光透明晶体的烧结动力学机理，实现无晶界Nd:YAG激光透明晶体的可控制备。系统研究无晶界Nd:YAG激光透明晶体的性能，探明晶体微结构与宏观性能之间的关系。

采用固相烧结技术制备无晶界Nd:YAG激光透明晶体具有十分重要的意义。本项目以有机盐为原料，采用溶胶-凝胶法制备Nd:YAG粉体，通过控制原料组分配比和煅烧工艺，制备出了纯YAG相、粒度40nm左右的Nd:YAG纳米粉体。采用热压和热等静压相结合工艺制备无晶界Nd:YAG激光透明晶体，研究了模具涂层、烧结助剂、热压工艺等对陶瓷完整性、微结构和致密度的影响，通过选择合适的模具涂层、烧结助剂和热压工艺，制备了形状完整、平均晶粒尺寸为2μm左右的Nd:YAG陶瓷。研究了热等静压温度和键合工艺对晶粒尺寸的影响，利用与<111>方向键合在一起的Nd:YAG陶瓷，选择合适的热等静压后处理工艺，制备出了<111>方向的Nd:YAG单晶，测试了晶体的光谱性能。本项目的实施为利用热压和热等静压相结合工艺制备无晶界Nd:YAG激光透明晶体提供了有价值的实验依据。