激光陶瓷材料具有優異的化學、熱學、機械和光學性能,被認為是下一代高性能新興激光增益材料。近期,中國科學院上海光學精密機械研究所激光與紅外材料實驗室在堿土氟化物激光陶瓷研究方面取得進展。相關成果發表于《美國陶瓷學會會刊》(Journal of the American Ceramic Society)。
堿土氟化物激光陶瓷材料具有低的聲子能量、小的非線性折射率、高的稀土離子摻雜、優異的熱學和機械性能,是優異的中紅外激光增益材料,有望用于科研、醫療、工業等各個領域。然而現有的堿土氟化物激光陶瓷的制備方法會導致陶瓷中氣孔殘留,從而導致大的散射損耗,所以至今為止堿土氟化物激光陶瓷的應用局限性非常大,獲得無氣孔殘留的高質堿土氟化物激光陶瓷意義重大。
研究團隊通過單晶陶瓷化技術,利用堿土氟化物晶體的深度塑性形變,設計并制備了高光學質量零氣孔的Er:CaF2中紅外激光陶瓷。該樣品表現出與前驅體單晶相似的透過率和中紅外光譜性能。此外,由于晶界的引入,該樣品有效提升了機械性能,克服了傳統陶瓷所面臨的氣孔問題。該工作為高質量堿土氟化物激光陶瓷的制備提供了新途徑。
相關工作得到了上海市揚帆計劃、中國博士后面上基金、中國博士后特別資助等項目的支持。