【摘 要】
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科学技术发展迅速,激光已经成为各国不可或缺的核心科技之一,它被广泛地应用于军事与民生领域。其中,可见波段的激光在光纤通信、激光手术、军事武器、显示成像与信息读写等方面发挥着重要的作用。激光器的制造离不开激光工作物质。在各种固体激光工作物质之中,SrF2透明陶瓷因为声子能量与折射率低、可穿透光的波长范围大以及不存在双折射现象,逐渐受到重视。Dy3+离子是一种镧系的稀土离子,它内部的6s与5p能级处于
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科学技术发展迅速,激光已经成为各国不可或缺的核心科技之一,它被广泛地应用于军事与民生领域。其中,可见波段的激光在光纤通信、激光手术、军事武器、显示成像与信息读写等方面发挥着重要的作用。激光器的制造离不开激光工作物质。在各种固体激光工作物质之中,SrF2透明陶瓷因为声子能量与折射率低、可穿透光的波长范围大以及不存在双折射现象,逐渐受到重视。Dy3+离子是一种镧系的稀土离子,它内部的6s与5p能级处于电子全充满的状态,可屏蔽掉Dy3+离子内部结构对4f能级上价电子的作用。Dy3+离子的4f能级的上的结构丰富,使得Dy3+离子具备成为激光发光材料的较大可能性。Dy3+离子4f能级上的~4F9/2→~6H15/2与~4F9/2→~6H13/2的跃迁可以分别实现蓝光发射与黄光发射。改变发光材料所处的环境可以控制黄光与蓝光的强度之比,实现白光的发射。使用Dy3+离子掺杂进入SrF2透明陶瓷,可以制备出一种在可见光波段的激光工作介质。本文工作研究内容如下:1.使用了化学沉淀法制备出了掺杂浓度为x mol%（x=0.5,1.0,3.0,5.0,7.0与9.0）的Dy:SrF2纳米粉体,将粉体进行了XRD与TEM测试。XRD的测试结果显示,粉体中没有杂质或者第二相的生成。将XRD所得的数据通过布拉格方程与谢乐公式进行计算,得出了Dy:SrF2纳米粉体的晶格常数与晶粒尺寸均是随Dy3+离子掺杂浓度的增大而不断减小。由粉体的TEM的图片可以看出,当Dy3+离子掺杂浓度增加,Dy:SrF2纳米粉体的立方结构在不断受到破坏,晶粒尺寸不断减小,晶粒尺寸的变化与计算的结果基本符合。2.真空热压烧结将Dy:SrF2纳米粉体制备出了具有较高透过率的透明陶瓷样品。透明陶瓷的线透过率随着Dy3+离子浓度的增大总体表现为先增大后减小。陶瓷断面的SEM照片显示了陶瓷晶粒的微观形貌与尺寸变化。透明陶瓷的吸收光谱显示,吸收峰的强度与Dy3+离子的掺杂量成正相关。陶瓷在1094nm与1940nm处存在两个主要的吸收峰,计算出了这两个吸收峰的吸收截面。在349nm光源的激发下,根据透明陶瓷在450nm到800nm这个可见光波段的发射强度随着Dy3+离子掺杂浓度的变化规律,可以得出Dy3+离子存在一个在0.5 mol%到3.0mol%之间淬灭浓度。3.根据CIE色度坐标得出Dy:SrF2透明陶瓷在349nm的激发下可以实现白光发射,浓度为7.0 mol%时最接近完美白光。根据各浓度掺杂下的色温大小,分析了透明陶瓷的发光类型。透明陶瓷在479nm与576nm处的荧光寿命在Dy3+离子掺杂浓度为1.0mol%及之后都是随着掺杂浓度的增大而减小,这与Dy3+离子之间的交叉弛豫而引起的浓度淬灭相关。
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