[发明专利]一种氧化镥铽磁光透明陶瓷的真空热压制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化镥铽磁光透明陶瓷及其制备方法，该磁光透明陶瓷的分子式为(Lu_1‑xTb_x)₂O₃，其中x为铽离子的浓度，x＝30～75mol％。该磁光透明陶瓷采用真空热压烧结工艺制备，包括以下步骤：(1)选定x的取值，采用共沉淀法合成满足化学计量比的氧化镥铽纳米粉体；(2)通过添加烧结助剂，高能球磨处理粉体，得到烧结所需的原料；(3)将原料置于石墨模具中，采用真空热压烧结技术，制备出氧化镥铽磁光陶瓷。制备的磁光透明陶瓷在可见光区的透过率可达70％或以上以及高的维尔德常数，有望在磁光隔离器中得到应用。本发明提供了一种简单的氧化镥铽磁光透明陶瓷的制备工艺，通过镥离子的掺杂进一步提高了氧化镥铽陶瓷中铽的含量，提升了磁光系数，降低了制备成本。

技术领域

本发明涉及一种氧化镥铽磁光透明陶瓷及其制备方法，特别涉及到采用真空热压烧结技术制备氧化镥铽磁光透明陶瓷，属于磁光透明陶瓷制备领域。

背景技术

在光纤通信系统或高功率激光系统中，光路中的反射光会对光源的正常输出造成严重干扰，使激发光源变得不稳定或产生发射噪声，从而影响整个系统的正常工作。1845年，法拉第(M.Faraday)在探索电磁现象和光学现象之间的联系时，发现了一种现象：如果在介质中沿光的传播方向上加上一个磁场，当一束平面偏振光穿过介质时，就会观察到光经过样品后沿偏振面转过一个角度θ，即磁场使介质具有了旋光性，这种现象称为法拉第磁旋光效应。利用法拉第效应设计的光隔离器可以对上述系统中的反向光进行有效隔离，减少对光源的干扰，提高系统的稳定性，是光纤通信系统或高功率激光系统中必不可少的一个元件。磁光材料作为光隔离器的核心部件，研究越来越受到人们的重视。目前常见的磁光材料主要是磁光玻璃以及磁光晶体等，然而实际应用中仍存在一些问题，如玻璃热性能差，晶体生长工艺复杂，并且它们的机械性能不好等，在一定程度上限制了其发展及应用。近年来，随着陶瓷制备技术的不断发展，磁光透明陶瓷作为一种新型的磁光介质材料，由于具备制备工艺简单，成本低，高热导率、高激光损失阈值并且可以实现大尺寸制备等优势，因而是高功率法拉第隔离器的理想材料之一。目前关于磁光透明陶瓷的研究主要集中在石榴石体系，如铽镓石榴石(Tb₃Ga₅O₁₂,TGG)、铽铝石榴石((Tb₃Al₅O₁₂,TGG)等，以及倍半氧化物体系，如氧化铽(Tb₂O₃)，氧化钬(Ho₂O₃)，氧化镝(Dy₂O₃)等。其中氧化铽具有最高的维尔德(Verdet)常数，数值是TGG的3.5倍。因此，氧化铽是一类非常有发展前景的法拉第磁光材料。但是制备高光学质量的氧化铽的磁光陶瓷是个非常大的挑战，这是因为氧化铽在高温下存在多级相变，导致氧化铽难以固化，以及铽离子容易发生变价而丧失磁光性能。目前，国内外尚未见有热压烧结制备氧化镥铽磁光透明陶瓷的报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种氧化镥铽磁光透明陶瓷及其制备方法，该磁光透明陶瓷有望在磁光隔离器中得到应用。

本发明的技术解决方案如下：

一种氧化镥铽磁光透明陶瓷，其特征在于，其分子式为(Lu_1-x Tb_x)₂O₃，其中x为铽离子的浓度，x＝30～75mol％。

优选地，所述的氧化镥铽磁光透明陶瓷在可见波段的透过率接近70％。

上述氧化镥铽磁光透明陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据分子式为(Lu_1-xTb_x)₂O₃，x＝30～75mol％，配置含Lu和Tb离子的阳离子溶液；