透明陶瓷激光介质材料制备与性能调控-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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透明陶瓷激光介质材料制备与性能调控

项目名称：透明陶瓷激光介质材料制备与性能调控
项目类别：重大项目
批准号：50990300
申请代码：E020301
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2010-01-01-2013-12-31

项目负责人：江东亮
负责人职称：研究员
依托单位：中国科学院上海硅酸盐研究所
批准年度：2009

中文摘要：

激光材料是激光技术发展的核心和基础，作为新一代固体激光材料-透明激光陶瓷，对国家安全和国民经济可持续发展具有重大意义，是陶瓷材料研究领域结构功能一体化的典范。本项目在我国对透明陶瓷及激光技术的多年研究基础上，面向具有重大应用背景的新一代高能固体激光器，以激光陶瓷（如NdYAG）的制备与性能调控为目标，围绕陶瓷材料微结构的特殊性和激光产生与传输对微结构的敏感性开展创新性研究，关注新现象、新效应的发现；探索材料设计、制备科学与技术、损伤机理与微结构演化规律，实现激光陶瓷微结构与性能调控，获得大尺寸、高性能、低成本的激光透明材料，为高能固体激光系统的发展和应用奠定材料基础。

中文主题词：激光陶瓷；固体激光；纳米技术；光物理；微结构调控

英文摘要：

Laser ceramics；Solid state laser；Nanotechnology；Photo-physics；Microstructure control

英文主题词： Laser ceramics；Solid state laser；Nanotechnology；Photo-physics；Microstructure control

结论摘要：

激光技术与原子能、半导体、计算机并称是20世纪最伟大的发明，是科技前沿和军民两用的战略支撑技术。高功率激光技术已列入国家中长期科技发展规划，受到了高度重视。高能固体激光器是其中一个重要的应用方向，在高能量密度科学、先进激光加工技术、惯性约束聚变和聚变能源等国际前沿研究领域有广泛的应用前景。发展透明激光陶瓷材料及器件是高能激光技术及其它技术提出的重大需求，也是材料科学技术领域中的前沿性重大课题。通过四年的研究，利用第一性原理构建相应的缺陷模型，计算各种缺陷形成能及对晶体结构、电子性能、光学性能等方面的影响；获得了粉体粒度约500 nm 的纯YAG粉体相；研究了YAG体系 “组分掺杂-交流阻抗谱－介电常数－折射率－使役行为”之间的内在关系；采用电子自旋共振（简称ESP）技术对比研究了陶瓷激光材料与晶体材料非配对电子结构缺陷，揭示了陶瓷激光材料激光性能可优于晶体材料的可能机理之一。完善了散射损耗与吸收损耗测试平台；突破低损耗、大尺寸激光透明陶瓷材料与复合结构制备新技术，研制成功尺寸为？？150×20mm的Nd:YAG激光透明陶瓷，材料性能测得总损耗（包括散射与吸收损耗）系数小于0.005cm-1，光学均匀性达到3.4*10-6，消光比大于40dB,研究表明陶瓷材料的激光热损伤阈值比晶体高48.8%。；采用Nd:YAG陶瓷板条120mm×50mm×3mm实现了1064nm激光输出达4350W，光光效率43.6%，为国内陶瓷激光最高输出功率，国际上仅次于美国达信公司采用日本陶瓷板条获得的结果。培养研究生57名。出版专著一本，发表论文117篇，申请专利33项。综上所述，本项目对大尺寸、高光学性能、复合结构的陶瓷激光材料及其高功率激光性能表征与应用前景进行评估，在材料的性能方面取得重大突破，为我国高能激光技术的发展提供关键材料技术支撑；提升我国在透明陶瓷材料及其应用领域的国际竞争力。反映了国家战略需求和高技术发展趋势，具有很强的前瞻性、关键性与基础性，对于材料科学与激光技术的发展具有重要意义。

成果综合统计