近年来，激光技术在科研、先进制造业、能源、生物医疗和国防等领域得到了广泛的应用。激光材料是激光技术发展的核心与基础，激光透明陶瓷作为一种新型的激光增益介质，不但具有可与激光单晶相媲美的透光性能和激光性能，而且具有与激光玻璃相似的可大尺寸制备及高浓度稀土掺杂的优势，尤其还具有结构陶瓷特有的优良高温机械性能和结构与材料的复合特征，因此和激光光纤一起被认为是本世纪最有发展前景的两种激光材料。1995年，日本科学家A.Ikesue采用固相反应法成功制备出高质量的Nd∶YAG透明陶瓷，并首次获得激光输出，成为透明陶瓷发展中里程碑式的突破。此后近20年，有关激光透明陶瓷的研究成为了国内外研究热点。目前，高功率固体激光器的迅速发展对透明陶瓷的光学质量提出近乎苛刻的要求，YAG激光透明陶瓷的光学质量还需要进一步提高。氧化物粉体作为固相反应法制备YAG透明陶瓷工艺的基础，扮演着极其重要的角色，研究粉体的性质对陶瓷显微结构和光学性能的影响意义重大。　　基于以上背景，本论文围绕Y2O3改性对YAG透明陶瓷光学质量的影响开展了以下几个方面的工作:　　1)针对使用的商业Y2O3粉体存在团聚体内部气孔的问题，提出氧气气氛煅烧和球磨两种预处理方法;通过氧气气氛煅烧预处理，Y2O3粉体团聚体内部气孔得到有效的减少甚至消除，素坯的致密度得到提高，预处理后粉体制备的Nd∶YAG透明陶瓷的光学透过率得到明显提高。使用氧气气氛1000℃煅烧2h的Y2O3粉体，成功的制备出高质量的1.0at％Nd∶YAG透明陶瓷，样品在近红外波长1064nm处透过率为83.7％，在可见波长400nm处的透过率为82.1％，与晶体材料的理论透过率基本一致，陶瓷的热腐蚀表面显微结构致密，在晶粒内和晶界上未发现明显气孔的存在。球磨处理Y2O3粉体可以一定程度上破碎粉体团聚体，但球磨后一些大粉体团聚体依然存在，粉体均匀性不佳，处理后粉体制备的素坯致密度降低，最终制备的陶瓷透过率提高程度有限。　　2)研究了具有团聚结构的Y2O3粉体和亚微米Al2O3粉体之间的固相反应，通过EDS元素面扫描直观的观察到固相反应过程中Al3+向Y2O3粉体内部扩散，扩散反应中逐渐形成单斜相的YAM，YAP相和立方相的YAG相。Y2O3和Al2O3粉体固相扩散反应引起素坯在烧结过程中发生膨胀，膨胀阶段的升温速率会对陶瓷光学性能产生影响;通过实验，发现膨胀阶段选用低升温速率有助于陶瓷光学透过率提高，采用2℃/min升温速率制备的Nd∶YAG陶瓷获得了最高的光学透过率，样品在1064nm的透过率达到84.4％，陶瓷的热腐蚀表面显微结构致密，晶粒内和晶界上都没有发现第二相及气孔存在。　　3)采用沉淀法制备了Y2O3粉体，发现R=MNH4HCO3/MY3+对前驱体的形貌和成分有很大影响，当R≤4.2时前驱体表现为由约70nm左右的颗粒向周围一维放射状生长而形成的针片状团簇形貌;当R≥4.6时为10μm～30μm菱形片状结晶体;4.2≤R≤4.6时发生由颗粒定向聚集和化学反应诱导的快速晶体生长，粉体形貌由颗粒状突变成菱形片状晶体。通过优化了粉体合成过程中沉淀剂滴定速度、分散剂(NH4)2SO4的用量、前驱体陈化时间和煅烧温度制备出了纯度高、分散性良好、粒度分布均匀和烧结活性高的Y2O3粉体。　　使用合成的Y2O3粉体和商业α-Al2O3为原料，采用反应烧烧结制备了YAG透明陶瓷。研究了YAG陶瓷在1500～1800℃致密化过程中素坯相对致密度、晶粒大小和气孔大小及形状的演化过程，并通过拟合计算得到致密化过程晶粒长大激活能为881 kJ/mol。通过优化烧结制度，制备出了具有高透过率的YAG透明陶瓷，样品晶界干净几乎没有微气孔，1064nm和400nm处的透过率分别达到83.7％和80.3％，接近其理论透过率。该研究为自主合成Y2O3粉体及制备YAG陶瓷的路径打下了坚实的基础。　　4)研究了微量过渡金属离子Fe和Cu对YAG透明陶瓷光学性能的影响。研究发现退火过程伴随Fe杂质价态变化会发生一系列色心和缺陷的消除与产生。同时Fe杂质极大的影响YAG陶瓷的抗辐照损伤性能，Fe杂质含量越高，辐照后样品的透过率越低，样品的抗辐照损伤性能越差。研究了Fe杂质引起的Nd3+上能级的非辐射跃迁损耗，简单计算了非辐射衰减速率，并通过X射线激发光谱直观的观察到了Fe杂质对发光强度的影响。研究发现Cu杂质在YAG陶瓷中没有出现明显的随浓度变化的特征吸收。通过透过率曲线和吸收光谱的分析没有发现明显的由Cu杂质引起的抗辐照损伤性能的变化。　　针对Fe和Cu杂质的影响，初步探索了使用重结晶提纯Y2O3粉体工艺，结果显示采用三次重结晶可以将粉体中Fe杂质含量由将10ppm降至小于0.5ppm，Cu杂质含量由0.5ppm降至小于0.5ppm;Cl杂质含量由的91ppm降至40ppm。