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文檔簡介
1、以Y2O3、Al2O3、CeO2和Sm2O3等納米粉末為原料,采用固相反應法制備了不同濃度摻雜的(Ce,Sm)∶YAG陶瓷料棒,研究了不同燒結工藝對YAG陶瓷料棒致密度的影響。采用光學浮區(qū)法,生長出不同摻雜濃度的(Ce,Sm)∶YAG熒光晶體。以XRD、SEM等手段表征其微觀結構;用紫外-可見光分光光度計測試了(Ce,Sm)∶YAG晶體的吸收光譜和光學透過率;用光致發(fā)光光譜儀(PL)測試了其熒光光譜,研究了制備工藝和摻雜濃度對(Ce,S
2、m)∶YAG晶體光學性能的影響。得到以下主要實驗結果:
(1)采用固相反應法,1450℃燒結10小時得到了致密度為90.32%的不同濃度摻雜的(Ce,Sm)∶YAG陶瓷料棒。
(2)DSC和XRD測試結果表明,YAG是由Y2O3和Al2O3經(jīng)擴散反應形成的化合物:在1200℃形成YAM相,在1300℃形成YAP相,在1450℃形成YAG相。Ce、Sm離子的摻入沒有改變YAG的晶格結構。
(3)與YAM和YA
3、P相比,固相反應法燒結的Ce含量為1at.%的Ce∶YAG熒光粉在1450℃具有較強的熒光強度。
(4)以固相反應法燒結的致密陶瓷料棒為原料,采用光學浮區(qū)法生長了Sm含量為1.0at.%的Sm∶YAG晶體,Ce含量為0.2at.%至5.0at.%的Ce∶YAG晶體,Sm和Ce共摻的(Sm,Ce)∶YAG晶體(其中Ce離子濃度為1at.%,Sm離子濃度分別為0.5at.%、1.0at.%和2.0at.%)。XRD譜圖表明,光學浮
4、區(qū)法生長的(Ce,Sm)∶YAG晶體完全形成了YAG相,衍射峰尖銳,半峰寬窄,晶體的光學均勻性較好,晶體質量較高。
(5)Ce∶YAG晶體的光學透過率及吸收光譜結果表明,光學浮區(qū)法生長的Ce∶YAG晶體的光學均勻性較好,在500-800nm波長區(qū)間,其平均透過率為90%-93%;在波長為337.5nm和458nm處出現(xiàn)吸收峰,對應于Ce3+離子4f→5d的躍遷;隨著Ce離子摻雜濃度的升高,Ce∶YAG晶體的吸收峰強度和吸收系數(shù)
5、增加,在Ce離子濃度為2at.%時達到峰值,當Ce離子濃度為5at.%時略微下降,這可能是因為Ce3+在YAG中的固溶度為2at.%。
(6)不同Ce含量的Ce∶YAG晶體熒光光譜表現(xiàn)為寬的熒光發(fā)射峰,峰值波長在525-529nm,Ce含量為1at.%時,晶體熒光強度較強;隨著Ce離子濃度的進一步提高,因熒光淬滅效應導致熒光強度下降;同時由于晶體無序度增加,導致Ce∶YAG熒光峰紅移。
(7)光學浮區(qū)法生長的Sm∶Y
6、AG晶體熒光峰主要分布在568nm、618nm和652nm三個波段,分別對應于Sm3+離子的4G5/2→6H5/24G5/2→6H7/2、4G5/2→6H9/2躍遷,其中618nm處具有較強的熒光發(fā)射峰。
(8)(Sm,Ce)∶YAG晶體熒光光譜呈現(xiàn)出Ce∶YAG晶體的寬發(fā)射峰,峰值波長在524nm-530nm之間,同時由于Ce3+離子和Sm3+離子間能量傳遞,出現(xiàn)了568nm、573nm和619nm紅光發(fā)射峰,其中568 n
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