高功率、大尺寸固体激光器，尤其以钛宝石激光器为代表，在超短超快脉冲激光领域有重要的应用。但在激光器向着更高功率和更大尺寸方向发展的同时，大尺寸工作介质制备困难和放大自辐射（Amplified Spontaneous Emission，ASE）效应明显等问题也应运而生，成为目前制约高功率、大尺寸固体激光器发展的瓶颈问题。课题以抑制大尺寸高功率钛宝石激光器ASE效应为主要目的，主要通过氧化铝同质包边钛宝石实现，同时开展透明多晶氧化铝陶瓷及其光学性能基础研究，以期最终实现透明多晶氧化铝陶瓷替代单晶钛宝石作为激光器工作介质。课题主要解决问题包括:(1)氧化铝陶瓷包边层在700-900nm波段具有宽带吸收;(2)氧化铝陶瓷包边层与钛宝石层紧密结合，界面散射率低;(3)制备获得同时具有高透过率和良好光学性能的透明多晶氧化铝陶瓷;(4)实现多晶氧化铝陶瓷晶粒定向排列和致密烧结的结合。课题开展的主要研究内容包括:(1)700-900nm宽带吸收掺杂氧化铝陶瓷研究;(2)掺杂氧化铝陶瓷包边钛宝石晶体研究;(3)稀土离子掺杂透明多晶氧化铝陶瓷及其光学性能研究;(4)多晶氧化铝陶瓷晶粒定向生长研究。取得的主要研究结论如下:　　(1)700-900nm宽带吸收掺杂氧化铝陶瓷研究　　揭示了离子场和晶格场环境对离子特征吸收的影响规律，从Co3+、Cu2+、Ni2+、Cr4+和Nd3+等过渡金属或者稀土金属离中优选出Co3+和Nd3+离子，通过高温固相法使Co3+和Nd3+离子入Al2O3晶格。Co3+离子掺杂氧化铝陶瓷在720nm具有特征吸收峰，半高宽约为～40nm;Nd3+离子掺杂氧化铝陶瓷在700-900nm波段存在3个特征吸收峰，一个位于750nm，半高宽为～40nm，一个位于810nm处，半高宽为～50nm，一个位于875nm半高宽为～30nm。　　(2)掺杂氧化铝陶瓷包边钛宝石晶体研究　　以晶界表面能势差、包边层陶瓷烧结收缩力以及热压压力为推动力，以Nd3+掺杂氧化铝粉体作为包边材料，通过真空热压烧结法包边，制备获得了结合良好的掺杂氧化铝陶瓷同质包边的钛宝石晶体。测试得到，包边氧化铝陶瓷层在700-900nm的吸收带宽为126nm，且存在两个吸收中心，740nm和800nm，包边材料的折射率为1.7591，与钛宝石晶体的折射率(1.7620)基本一致，氧化铝陶瓷与钛宝石晶体结合界面散射率为0.0802，界面散射效应小。　　(3)稀土离子掺杂透明多晶氧化铝陶瓷及其光学性能研究　　通过真空烧结和热等静压烧结结合制备获得了Nd3+掺杂的透明多晶氧化铝陶瓷和Yb3+/Er3+/Zn2+共掺的透明多晶氧化铝陶瓷。在红外波段(800-3300nm)有超过～80％的全透过率，在可见波段(300-800nm)也有～50％的全透过率。当稀土离子掺杂量低于其固溶极限(～0.1mol％)时，稀土离子固溶到Al2O3晶格，并聚集在Al2O3晶界处，抑制氧化铝晶粒长大，提高多晶透明氧化铝陶瓷的透过率。　　在808nm激光器激发下，Nd3+掺杂的透明多晶氧化铝陶瓷在1058nm具有较强的近红外发光，半高宽为～35nm;在980n激光器激发下，Yb3+/Er3+/Zn2+共掺的透明多晶氧化铝陶瓷能检测到明显的发射峰位于552nm的绿光和发射峰位于660nm的红光2个上转换发光，以及发射峰位于1053nm的近红外发光;Zn2+掺杂会使Al2O3晶格膨胀和产生O空位，破坏Al2O3的晶格对称性，从而改变稀土离子的晶格场环境，破坏其4f-4f间的能级禁闭，从而增强稀土离子掺杂透明多晶氧化铝陶瓷的发光性能。　　(4)多晶氧化铝陶瓷晶粒定向生长研究　　根据晶粒有沿着最小晶面能晶面生长的趋势，以取向为A的蓝宝石晶体为模板，通过热压真空烧结法制备获得了向(104)晶面定向生长的透明多晶氧化铝陶瓷，在可见波段(300-800nm)的直线透过率达60％以上，在紫外波段的截止吸收波长为～295nm，不存在双折射现象。取向为C的蓝宝石晶体会诱导多晶氧化铝陶瓷晶粒沿(012)和(113)晶面生长，取向为R和M的蓝宝石晶体不能诱导多晶氧化铝陶瓷晶粒定向生长。