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上海光机所在铽铝石榴石基磁光陶瓷研究方面取

作者:德扑游戏    更新时间:2020-07-24 08:53

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  近日,中国科学院上海光学精密机械研究所研究员周圣明领衔的透明陶瓷课题组在铽铝石榴石基(TAG)磁光陶瓷研究方面取得新进展,在国际上首次制备了ZrO2做烧结助剂的高质量铽铝石榴石磁光透明陶瓷,其在1064nm处的直线%,达到国内领先、国际先进水平,在632.8nm处的费尔德常数为~175 rad/T/m,高于目前商用铽镓石榴石(TGG)约30%。相关成果相继发表在《材料快报》(Scripta Materialia)上。

  铽铝石榴石基透明陶瓷因其优异的磁光性能、高热导率和高激光损伤阈值等优势,在高功率法拉第磁光隔离器中具有重要的应用前景。但是,由于在透明陶瓷制备过程中,极易形成封闭气孔、杂质残留和晶界相等散射源,从而导致高功率激光辐射下严重的热吸收效应,造成器件的隔离度大大降低甚至损坏器件或激光系统。对铽铝石榴石陶瓷光学质量的提高和散射中心的消除是目前铽铝石榴石基磁光陶瓷研究的焦点。研究团队突破常规,通过引入ZrO2作为烧结助剂,在优化真空烧结中的升温和保温机制的基础上,得到了具有极大尺寸晶粒(~400um)和高光学透过率的Zr:TAG磁光陶瓷。

  在该项研究中,针对ZrO2在不同烧结阶段对TAG晶粒生长和相成分变化的影响进行了系统研究。发现ZrO2一方面可以在低温阶段促进陶瓷的致密化,有利于气孔排除;另一方面,在高于1550℃的烧结后期晶粒生长显著加快,并且通过X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)发现ZrO2出现在样品表面并在抛光后被消除。研究表明ZrO2作为烧结助剂可以在烧结前中期促进烧结,在烧结末期被排出陶瓷体系,避免了在晶界中残余而导致散射的增加,因此可以进一步提高透明陶瓷的光学质量。

  课题组自2011年首次制备并报道铽铝石榴石磁光透明陶瓷以来,相关研究受到国内外广泛关注和跟进,目前,课题组在Applied Physics Letters,Optics Letters,Scripta Materialia等期刊上已发表TAG相关论文数十篇,对其高功率应用性能进行了充分研究和论证,采用新型的ZrO2烧结助剂有望为TAG陶瓷的高功率实用化提供重要支撑。

  图1 不同温度烧结12小时后Zr:TAG的样品形貌和致密化曲线小时的退火前后Zr:TAG样品形貌和透过率曲线 制备的大尺寸Zr:TAG磁光陶瓷样品

  近日,中国科学院上海光学精密机械研究所研究员周圣明领衔的透明陶瓷课题组在铽铝石榴石基(TAG)磁光陶瓷研究方面取得新进展,在国际上首次制备了ZrO2做烧结助剂的高质量铽铝石榴石磁光透明陶瓷,其在1064nm处的直线%,达到国内领先、国际先进水平,在632.8nm处的费尔德常数为~175 rad/T/m,高于目前商用铽镓石榴石(TGG)约30%。相关成果相继发表在《材料快报》(Scripta Materialia)上。铽铝石榴石基透明陶瓷因其优异的磁光性能、高热导率和高激光损伤阈值等优势,在高功率法拉第磁光隔离器中具有重要的应用前景。但是,由于在透明陶瓷制备过程中,极易形成封闭气孔、杂质残留和晶界相等散射源,从而导致高功率激光辐射下严重的热吸收效应,造成器件的隔离度大大降低甚至损坏器件或激光系统。对铽铝石榴石陶瓷光学质量的提高和散射中心的消除是目前铽铝石榴石基磁光陶瓷研究的焦点。研究团队突破常规,通过引入ZrO2作为烧结助剂,在优化真空烧结中的升温和保温机制的基础上,得到了具有极大尺寸晶粒(~400um)和高光学透过率的Zr:TAG磁光陶瓷。

  在该项研究中,针对ZrO2在不同烧结阶段对TAG晶粒生长和相成分变化的影响进行了系统研究。发现ZrO2一方面可以在低温阶段促进陶瓷的致密化,有利于气孔排除;另一方面,在高于1550℃的烧结后期晶粒生长显著加快,并且通过X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)发现ZrO2出现在样品表面并在抛光后被消除。研究表明ZrO2作为烧结助剂可以在烧结前中期促进烧结,在烧结末期被排出陶瓷体系,避免了在晶界中残余而导致散射的增加,因此可以进一步提高透明陶瓷的光学质量。

  课题组自2011年首次制备并报道铽铝石榴石磁光透明陶瓷以来,相关研究受到国内外广泛关注和跟进,目前,课题组在Applied Physics Letters,Optics Letters,Scripta Materialia 等期刊上已发表TAG相关论文数十篇,对其高功率应用性能进行了充分研究和论证,采用新型的ZrO2烧结助剂有望为TAG陶瓷的高功率实用化提供重要支撑。

德扑游戏
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