中紅外鹼土氟化物透明陶瓷研究獲進展

2020-09-12 中科院之聲

雷射陶瓷材料具有優異的化學、熱學、機械和光學性能，被認為是下一代高性能新興雷射增益材料。近期，中國科學院上海光學精密機械研究所雷射與紅外材料實驗室在鹼土氟化物雷射陶瓷研究方面取得進展。相關成果發表於《美國陶瓷學會會刊》（Journal of the American Ceramic Society）。

鹼土氟化物雷射陶瓷材料具有低的聲子能量、小的非線性折射率、高的稀土離子摻雜、優異的熱學和機械性能，是優異的中紅外雷射增益材料，有望用於科研、醫療、工業等各個領域。然而現有的鹼土氟化物雷射陶瓷的製備方法會導致陶瓷中氣孔殘留，從而導致大的散射損耗，所以至今為止鹼土氟化物雷射陶瓷的應用局限性非常大，獲得無氣孔殘留的高質鹼土氟化物雷射陶瓷意義重大。

研究團隊通過單晶陶瓷化技術，利用鹼土氟化物晶體的深度塑性形變，設計並製備了高光學質量零氣孔的Er:CaF2中紅外雷射陶瓷。該樣品表現出與前驅體單晶相似的透過率和中紅外光譜性能。此外，由於晶界的引入，該樣品有效提升了機械性能，克服了傳統陶瓷所面臨的氣孔問題。該工作為高質量鹼土氟化物雷射陶瓷的製備提供了新途徑。

相關工作得到了上海市揚帆計劃、中國博士後面上基金、中國博士後特別資助等項目的支持。

Er:CaF2陶瓷和前驅體單晶常溫線性透射光譜圖

來源：中國科學院上海光學精密機械研究所

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