周智伟 纳米微结构对激光增益材料多晶陶瓷的影响

发布时间:2022-06-29 23:44:42 来源:爱游戏app官方下载 作者:爱游戏娱乐官网

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  受美国海军研究署资助,加州大学圣迭戈分校的研究人员概述了纳米/微结构对激光增益介质多晶陶瓷光学、热学和力学性能的影响。

  目前常用高功率固体激光器增益介质为掺杂多晶陶瓷。研究表明,这种材料的纳米/微观结构对其光学、热学特性有较大影响。对光学性能的影响主要有:孔隙、二次相、双折射引起的光散射损失,稀土掺杂缩短发光寿命,材料吸收展宽。对热学性能的影响主要有:晶界声子散射、外部平均自由程限制热传导率提高。目前常用的多晶陶瓷增益介质包括:光学各向同性材料,如钇铝石榴石Y3Al5O12(YAG),倍半氧化物Sc2O3、Y2O3、Lu2O3,氟化钙CaF2;光学各向异性材料,如原钒酸钇YVO4,氧化铝Al2O3(蓝宝石),氟磷灰石(FAP),氮化铝(AlN)。近期研究表明:具有高度各向异性微结构的材料是将光和热传输设计为正交项,进一步提高增益介质性能的有效途径。不论使用何种冷却方案,固体激光器最大输出功率与增益介质的热导率成正比,因此未来多晶陶瓷激光增益介质的研究方向包括:解决Al2O3、AlN等光学各向异性高热导率材料的双折射问题;开发新的各向异性微结构多晶陶瓷。

  这项研究概述了纳米/微结构对激光增益介质多晶陶瓷的影响,提出了研究方向,有助于高功率激光器改进。

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