中文摘要：

基于纳米技术与先进陶瓷制备技术的飞速发展，兼有优良的激光性能和优异的力学性能的激光透明陶瓷将在新概念稳态高平均功率的固体激光器中体现出不可估量的应用前景，激光透明陶瓷制备技术是一种将复合结构器件、新材料、尺寸控制和高制造效费比结合在一起的制造技术。主要体现在大尺寸（实现高功率激光输出）；长度与宽度比合适（与狭长的单晶模式相比热分布更均匀）；优异的热性能和力学性能（与单晶比具有抗热畸变性能）；易制备出多重复合结构或掺杂离子函数梯度分布结构（从制备角度而言是单晶和玻璃激光介质无法实现的）来消除寄生震荡和热突变现象，可改善边泵浦效果并光束质量。主要目标是为能源领域未来激光核聚变和先进激光加工技术的应用提供新材料支撑。

结论摘要：

作为一种新型的固体激光增益介质，激光透明陶瓷在科技前沿和军民两用领域具有广阔的应用前景。本课题通过氧化物粉体的提纯改性、烧结助剂的筛选和烧结制度的优化，通过烧结致密化行为、显微结构演化对透明陶瓷光学特性影响规律的研究，实现了稀土离子掺杂YAG激光透明陶瓷制备技术上的突破，主要在高功率激光输出用大尺寸激光陶瓷、复合结构激光透明陶瓷、人眼安全波段激光陶瓷的制备及性能研究上获得了重要进展。此外，本课题在倍半氧化物激光陶瓷、过渡离子掺杂II-VI族化合物激光材料方面也进行了探索性研究。本课题实施为激光陶瓷的基础性科学问题研究与重大关键技术突破奠定了坚实的基础。主要成果包括 1)研制成尺寸为120mm×50mm×3mm的Nd:YAG陶瓷板条，测得总损耗（包括散射与吸收损耗）系数小于0.002cm-1，并实现1064nm激光输出平均功率为4350W，光光转换效率为43.6%，为目前国内陶瓷激光最高输出功率。研究表明陶瓷材料的激光热损伤阈值比晶体高48.8%2)采用TEOS、MgO复合烧结助剂，促进烧结致密化、控制晶粒生长，消除异价离子引入而造成的电荷不匹配，成功制备了结构致密，晶粒细小、高质量的YAG透明陶瓷。3)设计并制备具有浓度梯度掺杂和具有复合结构的Yb:YAG激光透明陶瓷，有利于改善热分布并抑制ASE效应。4)成功制备了尺寸为110×60×6mm3的YAG/Nd:YAG/YAG复合结构透明陶瓷以解决激光介质中的热效应，充分发挥激光陶瓷的优势。实现了复合结构YAG/Nd:YAG/YAG透明陶瓷的20.3W连续激光输出。5)成功制备了高质量的Yb:YAG透明陶瓷，采用LD端面泵浦方式获得了高效率（斜率效率为44%）、高光束质量（近衍射极限）激光输出。以Yb:YAG陶瓷为增益介质，Cr:YAG晶体为可饱和吸收体，获得被动调Q陶瓷激光，重复率为27kHz，脉冲能量165？J，脉冲宽度8.6n。6)成功制备了高质量的Er:YAG透明陶瓷，通过带内泵浦方式，克服了Er3+上转化发光和对808nm、980nm泵浦光吸收效率低下等问题，实现了人眼安全波段1645nm连续激光输出；7)国际上首次实现Tm:YAG和Ho:YAG陶瓷连续激光输出。该课题已全面完成重大项目子课题的考核指标，激光输出、效率等部分性能已与单晶媲美。