Nd:CaF2粉体的合成开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

作为非氧化物的caf₂陶瓷材料，近年来倍受材料研究工作者的关注和重视。因为它是目前已知的综合性能最优异的光学材料，具有优异的光学性能和物化性能，在红外材料领域有着十分重要的地位。由于氟化钙的透光范围较宽，具有较低的声子能量，可以使激活离子具有较高的发光效率。氟化钙光学材料在深紫外光学元件和光电子材料两方面有着重要的地位，适用于用作紫外到红外一系列波段的窗口材料。

与氧化物陶瓷相比，氟化钙陶瓷具有众多的优异性能：较低的折射率可以限制高强度激光泵浦作用下的非线性效应，低的声子能量可以减少相邻能级之间的非辐射跃迁概率，有利于提高上转换发光效率；损伤阈值高，与低热载荷的ld泵浦源组合非常有利于建立高效率，低热载荷的小型化全固体中小型激光器；吸收光谱和发射光谱非常宽，有利于激光二极管泵浦和宽带调谐激光输出；熔点低，容易烧结；不潮解，抗化学腐蚀能力强。caf₂透明陶瓷的生产制备工艺较为简单，适合工业化设计生产。通过配料和特定制粉工艺制备分散性良好的粉体，将粉体烧结致密即可得到具有一定透过率的透明激光陶瓷。这种制备方法成本较低，因为通常透明陶瓷的烧结温度都会低于材料的熔点，只需经过一定的温度将粉体致密，排除气孔，没有材料粉体的熔化过程。这一步就大大节约了生产成本，起到了节能效果。激光陶瓷相对于单晶材料，能够实现高浓度掺杂，这是由于陶瓷物相在粉体制备时就已经形成，掺杂离子已经进入基质材料。氟化钙这些独特的优点使caf₂材料具有较好的吸收光谱和其他光谱特性，易于ld抽运，实现超短的激光脉冲。

透明陶瓷作为一种激光介质，在国际上得到了广泛的关注，1995年日本a．ikesue等学者采用固相反应法制备超纯纳米粉体，通过真空烧结技术获得了光学性能优异的nd：yag陶瓷，实现了激光输出。这项重大研究推动了激光透明陶瓷的迅速发展，纳米粉体制备工艺和陶瓷烧结技术不停完善，透明陶瓷的光学性能逐步提高，光散射损耗下降，陶瓷激光器的激光特性已经足以比肩以单晶为增益介质的激光器。在日本，激光透明陶瓷的研究已经达到了相当高的状态，yag和y₂o₃等激光透明陶瓷已经部分实现工业化生产。美国也十分重视陶瓷激光器的研发，livemore实验室在2006年通过大尺寸的nd：yag陶瓷实现了67kw的激光输出。在国内，陶瓷激光器的研究才得到一定的关注，很多制备工艺和技术还不是很完善。目前，主要是上海大学、山东大学、东北大学、中科院上海硅酸盐研究所和北京人工晶体所等高校和研究单位在做这方面的研究。其中，上海硅酸盐研究所在透明陶瓷的研发上已经得到了一定的成果，2006年制备的nd:yag高透明激光陶瓷实现了激光输出，这是国内关于透明陶瓷首次实现激光输出的报告。2007年，该单位又实现了yb:yag激光透明陶瓷的激光输出。

2. 研究的基本内容与方案

1.直接沉淀法制备优质的caf₂粉体。

2.通过改变实验条件（反应顺序、稀土掺杂浓度、陈化时间），制备不同性能的粉体，通过表征粉体的性能来获得制备最优粉体的最佳工艺路线，研究不同条件对晶体性能的影响，找出其中规律。

3.采用真空热压烧结技术制备nd³ :caf₂陶瓷，并表征陶瓷的光谱特性和微观结构。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。理解毕业论文研究背景。

第4-7周：完成nd³ 掺杂caf₂纳米粉体的制备；

第8-11周：完成nd³ 掺杂caf₂透明陶瓷的制备；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 梁晓燕，何晋平，杨秋红，等.yb:(y_1-xla_x)₂o₃透明陶瓷实现激光输出[j].中国激光，2008,35(3)：478.

[2] 冯涛，姜本学，张治国，等.nd：ysag透明陶瓷的制备及激光实验[j]硅酸盐学报，2008，36（6）：812-815.

[3] mohammad h. imanieh, inocencio r. martin, bijan eftekhari yekta. investigation on crystallization and optical properties of ca_1-xla_xf_{2 x}glass-ceramics [j]. j.am.ceram.soc.,2014,97(3):782-788.