[发明专利]一种自激辐射吸收材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光材料领域，特别涉及一种自激辐射吸收材料及其制备方法。

背景技术

掺钕钇铝石榴石（Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet：以下简称Nd:YAG）固体激光器是一种以Nd:YAG晶体(或陶瓷)作为工作介质的激光器，其具有转换效率高、输出功率高、光束质量好、结构紧凑、重量轻等诸多技术优势，广泛应用于国防、工业加工、通信和医疗等领域。然而，在高功率激光运转条件下，Nd:YAG晶体内部自激辐射形成的1064nm杂散荧光会发生自激辐射振荡，形成自激辐射放大(Amplification by Self-stimulated Emission:ASE)效应，荧光的ASE效应不仅严重降低激光转换效率，也会破坏固体激光器输出激光的光束质量。因此，对Nd:YAG固体激光器进行ASE效应的抑制十分必要。

目前，通常将能够吸收1064nm光的掺钐钇铝石榴石（以下简称：Sm:YAG）单晶或者透明陶瓷复合在Nd:YAG工作介质的周围或侧边，由于Sm:YAG单晶和Sm:YAG透明陶瓷的晶格结构与Nd:YAG的晶格结构匹配性较高，二者通过热扩散键合技术能够有机地结合为一体。当Nd:YAG处于激光运转状态时，复合在Nd:YAG工作介质周围或侧边的Sm:YAG单晶或Sm:YAG透明陶瓷材料能够吸收Nd:YAG工作介质内部由自激辐射产生的1064nm杂散荧光，使其不能发生自激辐射振荡放大，从而达到抑制ASE效应的目的。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

Sm:YAG单晶和Sm:YAG透明陶瓷离1064nm波长最近的吸收峰，其峰谷值位于1068nm左右，与Nd:YAG的1064nm杂散荧光峰的匹配性较差，从而导致Sm:YAG单晶和Sm:YAG透明陶瓷在1064nm波长处的吸收系数较小。

发明内容

为了解决现有技术中Sm:YAG单晶和Sm:YAG透明陶瓷在1064nm波长处的吸收系数较小的问题，本发明实施例提供了一种自激辐射吸收材料及其制备方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种自激辐射吸收材料，所述自激辐射吸收材料的化学式为：Y_3-x-y-zSm_xSc_yLu_zAl₅O₁₂，其中，0＜x≤0.215、0.03≤y≤0.3、0.03≤z≤0.9。

具体地，作为优选，所述自激辐射吸收材料为一种透明陶瓷。

另一方面，本发明实施例还提供了一种自激辐射吸收材料的制备方法，所述方法包括：

步骤1：配制含Y、Sm、Sc和Lu的稀土无机酸盐溶液，以及含有Al₂O₃粉体、沉淀剂和静电稳定剂的醇水混合悬浊液，根据化学式：Y_3-x-y-zSm_xSc_yLu_zAl₅O₁₂（0＜x≤0.215、0.03≤y≤0.3、0.03≤z≤0.9）中Y、Sm、Sc、Lu和Al的原子个数之比，来确定所述含Y、Sm、Sc和Lu的稀土无机酸盐溶液中Y、Sm、Sc和Lu元素的质量和Al₂O₃的质量；

步骤2：将所述含Y、Sm、Sc和Lu的稀土无机酸盐溶液逐滴加入所述含有Al₂O₃粉体、沉淀剂和静电稳定剂的醇水混合悬浊液中，并调节反应体系的pH值在7.0-8.5之间；

步骤3：滴定完毕，对所述反应体系进行陈化并分离得到沉淀物，对所述沉淀物进行洗涤、干燥、研磨及煅烧，得到纳米级粉体；

步骤4：将所述纳米级粉体、磨球、烧结助剂、分散剂和无水乙醇组成混合体系，并对所述混合体系进行球磨，得到浆料；

步骤5：对所述浆料进行干燥，得到干燥的粉体，所述干燥的粉体经压制成型、焙烧、真空烧结、退火处理，得到所述自激辐射吸收材料。

具体地，作为优选，所述步骤1中，所述配制所述含Y、Sm、Sc和Lu的稀土无机酸盐溶液具体为：