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Tm:Y?ScAl?O??激光陶瓷的制备、微观结构与光学性能

DOI：10.1111/jace.16873 期刊：Journal of the American Ceramic Society 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 采用固相反应结合真空烧结法制备了透明4 at.% Tm:Y3ScAl4O12（Tm:YSAG）激光陶瓷。在1800℃烧结30小时的4 at.% Tm:YSAG陶瓷样品具有均匀微观结构和优异光学性能，在2000 nm处透射率达79.3%。研究了Tm:YSAG陶瓷的吸收和发射光谱，并与4 at.% Tm:Y3Al5O12陶瓷进行对比。Sc3+的引入显著影响了Tm3+的能级结构，导致中红外区域部分吸收和发射峰消失及简并。采用790 nm激光二极管（LD）准连续波（QCW）泵浦测试了4 at.% Tm:YSAG陶瓷的激光性能，首次获得最大激光输出功率0.54 W、斜率效率4.8%的Tm:YSAG陶瓷激光输出。
作者： Yagang Feng，Guido Toci，Barbara Patrizi，Angela Pirri，Zewang Hu，Xiaopu Chen，Jiabei Wei，Hongming Pan，Xiaoying Li，Xing Zhang，Sha Su，Matteo Vannini，Jiang Li
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究Tm:Y3ScAl4O12（Tm:YSAG）激光陶瓷的制备、微观结构及光学性能，并与Tm:Y3Al5O12陶瓷进行性能对比，重点分析Sc3+引入对Tm3+能级的影响及其导致的激光性能变化。

研究成果

成功制备了透明4 at.% Tm:Y3ScAl4O12陶瓷，展现出优异的光学性能并首次报道了Tm:YSAG陶瓷的激光输出。Sc3+的引入影响了Tm3+的能级，导致吸收和发射光谱发生变化。研究表明需进一步优化该陶瓷的光学特性和激光性能。

研究不足

研究指出，1820摄氏度的烧结温度对于4at.%铥掺杂钇钪铝石榴石（Tm:YSAG）陶瓷的烧结而言过高，导致出现大量裂纹。激光效率相对较低，这归因于泵浦体积与激光作用体积匹配不佳，以及Tm:YSAG陶瓷光学质量有待提升。

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