YbLu2O3透明陶瓷的制备及其光学性能研究(2)
6 设想与展望19
7 致谢20参考文献21
1 绪论
1.1引言
目前固体激光器已经被广泛应用于光学器件、军事武器、医疗设备和激光导航等领域。传统意义上的固体激光增益介质常见的有单晶和玻璃两种，但是他们都有自己难以突破的技术瓶颈，随着透明陶瓷的出现，一一解决了单晶和玻璃的瓶颈问题。激光陶瓷可以做到很大的尺寸，实现高功率输出，这一点单晶是无法做到的。激光陶瓷可以做为复杂结构和高质量光纤激光的增益介质，透明陶瓷具有高参杂的特点，这两点是传统增益介质无法做到的[1]。
透明陶瓷本身不仅光线透射率很宽，而且还具有高导热性、高硬度、低介电常数和介电损耗、高强度、耐磨耗以及低的导电性等一系列的优异性能[2-6]，从而得到广泛的应用以及快速发展。同单晶相比，透明陶瓷不仅有近似单晶的光学特性和化学特性，而且还有单晶达不到的特性，例如：制备复杂的结构、制备工艺的高效稳定性、激活离子的高浓度掺杂且均匀性好和多功能多样化的复合。
1.2 透明陶瓷材料的研究进展
透明陶瓷顾名思义就是能够透过光线的陶瓷。生活中所见的陶瓷大都不是透明的，1957年制造出第一块透明陶瓷从而打破陶瓷不透明的观念。上世纪90年代，在日本Nd:YAG实现了连续激光输出。我国上海光机所在2005年采用钕激光陶瓷成功的实现了200W量级的高功率输出[7]。
经过科学家的不断努力，透明陶瓷在过去的几十年里得到了迅猛的发展。世界上的很多国家都对透明陶瓷材料进行了大量的研究，开发出了氧化铝透明陶瓷[8]、氧化钇透明陶瓷[9]、氧化镁透明陶瓷[10]、氮氧化铝透明陶瓷、铝镁酸透明陶瓷和氮化铝透明陶瓷、钇铝石榴石透明陶瓷、等一系列的透明陶瓷。透明陶瓷材料可以用于、激光器、红外窗口、透明技术、光学等领域[11]。
最新功能透明陶瓷已被广泛研究，并取得了可喜的成绩。目前，已经成功研制出了透明锆钛酸铅镧陶瓷（PLZT）光电透明陶瓷、钇铝石榴石（YAG）激光陶瓷和透明钆镓榴石（GGG）等闪烁陶瓷[12]。我国的激光陶瓷虽然与其他发达国家有很大的差距，但是也已经取得了一定的成绩。
1.3 陶瓷材料透明度的影响因素
入射光经过传输介质的散射、折射、反射和吸收等效应出射出来的光强会被消弱，设传输介质的厚度为t，入射光的强度为I0，其反射率为r，则经过该传输介质的出射光强度I即为
I= （1.1）
其中 = +Sim+Sop,如果该介质的反射率相当的低，那么不考虑多次反射也不会影响结果，上式即为：
I=I0（1-r）2exp[-2( +Sim+Sop)t] (1.2）
其中Sim为该介质的散射系数， 为其线收缩系数，Sop为折射在不连续界面上的散射系数。
从1.2式可以看出，如果想获得高透过率，Sim、 、Sop就必须接近于零。陶瓷中因为存在气孔和非主晶而产生的吸收中心和散射中心必须尽量的少才能有高的透过率，图1.1为陶瓷结构的光散射模型微观图。很多研究证明陶瓷的透明度主要受晶粒尺寸、非主晶相、晶界结构、残存气孔杂质以及表面散射等因素的影响[14-18]。
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