Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения


Контакты

Подписка

Карта сайта





Журнал с 19.02.2010 входит в новый «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора и кандидата наук»
Аннотации (09.2010) : ЛАЗЕРНАЯ КЕРАМИКА. 1. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ

ЛАЗЕРНАЯ КЕРАМИКА. 1. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ

 

 

© 2010 г. С. Г. Гаранин*, член-корр. РАН; А. В. Дмитрюк**, канд. физ.-мат. наук; А. А. Жилин**, канд. хим. наук; М. Д. Михайлов***, доктор хим. наук; Н. Н. Рукавишников*, канд. физ.-мат. наук

 

 

*** Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский

*** институт экспериментальной физики. Институт лазерно-физических исследований,

*** г. Саров

*** Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения

*** ВНЦ “ГОИ им. С.И. Вавилова”, Санкт-Петербург

*** Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург

*** Е-mail: mikhail@ftim.spbstu.ru

 

В данном разделе обзора рассматриваются основные особенности методов получения нового лазерного материала – керамики для разработки мощных твердотельных лазеров нового поколения. Лазерная керамика, с совершенной кристаллической структурой и не содержащая примесей, по своим спектральным и лазерным характеристикам практически идентична монокристаллам того же состава. Рассматриваются основные методы синтеза прекурсоров для лазерной керамики и примеры технологической реализации этих методов.

 

Ключевые слова:лазерная керамика, методы синтеза, спекание, алюмоиттриевый гранат, структура.

 

Коды OCIS: 140.3580, 160.3380, 140.3390, 140.3615, 140.3530.

УДК 621.3.026.45 109 + 620.22

 

Поступила в редакцию 16.04.2010.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Coble R.L. Transparent alumina and method of preparation // Patent USA. N 3026210. 1962.

2. Apetz R., Van Bruggen, M.P.B. Transparent alumina: a light-scattering model // J. Am. Ceram. Soc. 2003. V. 86. P. 480–486.

3. Ikesue A., Aung Y.L.,  Taira T., Kamimura T., Yoshida K., Messing. G.L. Progress In Ceramic Lasers // Annu. Rev. Mater. Res. 2006. V. 36. P. 397– 429.

4. Carnall E., Hatch S.E., Parsons W.F. Optical Studies on Hot-Pressed Polycrystalline CaF2 with Clean Grain Boundaries // Mater. Sci. Res. 1966. V. 3. P. 165–173.

5. Andersson R.C. Transparent yttria-based ceramics and method for producing same // Patent USA. № 3545987. 1970.

6. Andersson R.C. Transparent zirconia-, hafnia-, and thoria-rare earth ceramics // Patent USA. № 3640887. 1972.

7. Greskovich C., Chernoch J.P. Improved polycrystalline ceramic lasers // J. Appl. Phys. 1974. V. 45. P. 4495–4502.

8. With G., Van Dijk H.J.A. Translucent Y3Al5O12 ceramics // Mat. Res. Bull. 1984. V. 19. P. 1669– 1674.

9. Sekita M., Haneda H., Shirasaki S., Yanagitani T. Optical spectra of undoped and rare-earth (Pr, Nd, Eu, and Er) doped transparent ceramic Y3Al5O12 // J. Appl. Phys. 1991. V. 69. P. 3709–4718.

10. Ikesue A., Kinoshita T., Kamata K., Yoshida K. Fabrication and Optical Properties of High-Performance Polycrystalline Nd:YAG Ceramics for Solid-State Lasers // J. Am. Ceram. Soc. 1995. V. 78. P. 1033– 1040.

11. Yanagitani T., Yagi H., Ichikawa M. Production of yttrium-aluminium-garnet fine powder // Japanese Patent. № 10-101333. 1998.

12. Herring C. Effect of change of scale on sintering phenomena // J. Appl. Phys. 1950. V. 21. P. 301–303.

13. Kang S.-J. L. Sintering. Densification, Grain Growth, and Microstructure. Amsterdam: Elsevier, 2005. 265 р.

14. Акчурин М.Ш., Гайнутдинов Р.В.,  Закалюкин Р.М., Каминский А.А. Модель залечивания пор при получении оптических керамик // ДАН. 2007. T. 415. № 3. C. 322–324.

15. Lange F.F. Sinterability of Agglomerated Powders // J. Am. Ceram. Soc. 1984. V. 67. P. 83–89.

16. Barsoum M.W. Fundamentals of Ceramics. Bristol and Philadelphia: IOP Publishing Ltd., 2003. 603 p.

17. Peelan J.G.J. Influence of MgO on the Evolution of the Microstructure of Al2O3 // Mater. Sci. Res. 1975. V. 10. P. 443–453.

18. Ikesue A., Yoshida K., Yamamoto T., Yamaga I. Optical   Scattering   Centers  in  Polycrystalline Nd:YAG Laser // J. Am. Ceram. Soc. 1997. V. 80. P. 1517–1522.

19. Maotre A., Salle C., Boulesteix R., Baumard J.-F., Rabinovitch Y. Effect of Silica on the Reactive Sintering of  Polycrystalline  Nd:YAG  Ceramics // J. Am. Ceram. Soc. 2008. V. 91. P. 406–413.

20. Boulesteix R., Maоtre A., Baumard J.-F., Salle C., Rabinovitch Y. Mechanism of the liquid-phase sintering for Nd:YAG ceramics // Optical Materials. 2009. V. 31. P. 711–715.

21. Lupei V., Lupei A., Tiseanu C., Georgescu S., Stoicescu C., Nanau P. High-resolution optical spectroscopy of Nd:YAG: a test for structural and distribution models // Phys. Rev. B. 1995. V. 51. P. 8–17.

22. Rhodes W.H., Trickett E.Q., Sordelet D.J. Key powder characteristics in sintered optical ceramics // Ceram. Trans. 1990. V. 12. P. 677–690.

23. Mouzon J. Synthesis of ytterbium-doped yttrium oxide nanoparticles and transparent ceramics. PhD Thesis. Luleе   University of  Technology. Department of  Applied  Physics  and  Mechanical  Engineering. Division of Engineering Materials. 2006. 173 p.

24. Ikesue A., Aung Y.L., Yoda T., Nakayama S., Kamimura T. Fabrication and laser performance of polycrystal and single crystal Nd:YAG by advanced ceramic processing // Optical Materials. 2007. V. 29. P. 1289–1294.

25. Li J., Wu Y., Pan Y., Liu W., An L., Wang S., Guo J. Solid-state-reaction fabrication and properties of a high-doping Nd:YAG transparent laser ceramic // Front. Chem. Eng. China. 2008. V. 2. P. 248–252.

26. Li J., Wu Y., Pan Y., Liu W., Huang L., Guo J. Fabrication, microstructure and properties of highly transparent Nd:YAG laser ceramics // Optical Materials. 2008. V. 31. P. 6–17.

27. Gaffet E., Caer G. Mechanical Processing for Nanomaterials // Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology / Ed. by H.S. Nalwa. Bristol and Philadelphia: American Scientific Publishers. 2004. V. 5. P. 91–129.

28. Miani F., Maurigh F., Delogu F. Nanophase Powders: Mechanosynthesis // Dekker Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology / Ed. by C.I. Contescu and K. Putyera. Boca Raton: CRC. 2009. V. 5. P. 2923–2937.

29. Kong L.B., Ma J., Huang H. Low temperature formation of  yttrium aluminum garnet  from oxides via a high-energy  ball  milling process // Materials  Letters. 2002. V. 56. P. 344–348.

30. Huang H., Gong H., Tang D., Tan O.K. Synthesis and characterization of yttrium aluminum garnet by high-energy ball milling // Optical Materials. 2009. V. 31. P. 716–719.

31. Li X., Li J.-G., Xiu Z., Huo D., Sun X. Transparent Nd:YAG Ceramics Fabricated Using Nanosized c-Alumina and Yttria Powders // J. Am. Ceram. Soc. 2009. V. 92. P. 241–244.

32. Ikesue A., Yoshida K. Influence of pore volume on laser performance of Nd: YAG ceramics // Journal of Materials Science. 1999. V. 34. P. 1189–1195.

33. Gong H., Tang D., Huang H., Ma J. Fabrication of yttrium aluminum garnet transparent ceramics from yttria nanopowders synthesized by carbonate precipitation // J. Electroceram. 2009. V. 23. P. 89–93.

34. Librant Z., Jabczyński J.K., Węglarz H., Wajler A., Tomaszewski H., Łukasiewicz T., Żendzian W., Kwiatkowski J. Preparation And Characterization оf Transparent Nd:YAG Ceramics // Opto-Electronics Review. 2009. V. 17. P. 72–77.

35. Chang-qing L., Hong-bo Z., Ming-fu Z., Jie-cai H., Song-he M. Fabrication of transparent YAG ceramics by traditional solid-state-reaction method // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2007. V. 17. P. 148–153.

36. Li J., Wu Y., Pan Y., Kou H., Shi Y., Guo J. Densification and microstructure evolution of Cr4+, Nd3+:YAG transparent ceramics for self-Q-switched laser // Ceramics International. 2008. V. 34. P. 1675– 1679.

37. Takakimi Y., Hideki Y., Hiroo Y. Production оf Fine Powder оf Yttrium Aluminum Garnet // Japanese Patent. № 10-101411. 1998.

38. Lu J., Ueda K., Yagi H., Yanagitani T., Akiyama Y., Kaminskii A.A. Neodymium doped yttrium aluminum garnet (Y3Al5O12) nanocrystalline ceramics – a new generation of solid state laser and optical materials // J. Alloy. Compd. 2002. V. 341. P. 220– 225.

39. Lu J., Yagi H., Takaichi K., Uematsu T., Bison J.-F., Feng Y., Shirakawa A., Ueda K.-I., Yanagitani T., Kaminskii A.A. 110 w Ceramic Nd3+:Y3Аl5О12 Laser // Appl. Phys. B. 2004. V. 79. P. 25–28.

40. Hu X., Yang Q., Dou C., Xu J., Zhou H. Fabrication and spectral properties of Nd3+-doped yttrium lanthanum oxide transparent ceramics // Optical Materials. 2008. V. 30. P. 1583–1586.

41. Serivalsatit K., Yazgan Kokuoz B., Kokuoz B., Ballato J. Nanograined highly transparent yttria ceramics // Optics Letters. 2009. V. 34. P. 1033–1035.

42. Yagi H., Takaichi K., Ueda K., Yanagitani T., Kaminskii A.A. Influence of annealing conditions on the optical properties of chromium-doped ceramic Y3Al5O12 // Optical Materials. 2006. V. 29. P. 392– 396.

43. Li X. Fabrication of Transparent Yttrium Aluminum Garnet Ceramic // Journal of Physics: Conference Series. 2009. V. 152. P. 1–6.

44. Jieqiang W.,        Hongyan X.,  Yong W.,        Yunlong Y. Effect of Sulfate Ions on YAG Powders Synthesized by Microwave Homogeneous Precipitation // Journal оf Rare Earths. 2006. V. 24. P. 284–287.

45. Li J., Ikegami T., Lee J., Mori T., Yajima Y. Co-precipitation synthesis and sintering of yttrium aluminum garnet (YAG) powders: the effect of precipitant // Journal of the European Ceramic Society. 2000. V. 20. P. 2395–2405.

46. Sim S.-M., Keller K. A., Mah T.-I. Phase formation in yttrium aluminum garnet powders synthesized by chemical methods // Journal of Materials Science. 2000. V. 35. P. 713– 717.

47. Zhou D., Shi Y., Yun P., Xie J.J. Influence of precipitants on morphology and sinterability of Nd3+:Lu2O3 nanopowders by  a  wet chemical  processing // Journal of Alloys and Compounds. 2009. V. 479. P. 870–874.

48. Kopylov Yu.L., Kravchenko V.B., Komarov A.A., Lebedeva Z.M., Shemet V.V. Nd:Y2O3 nanopowders for laser ceramics // Optical Materials. 2007. V. 29. P. 1236–1239.

49. Ramanathan S., Roy S.K., Bhat Y.J. Transparent YAG from powder prepared by homogeneous precipitation reaction Al(NO3)3+Y(NO3)3+(NH4)2SO4+ +CO(NH2)2 // Journal оf Materials Science Letters. 2001. V. 20. P. 2119–2121.

50. Xu G., Zhang X., He W., Liu H., Li H. The study of surfactant application on synthesis of YAG nano-sized powders // Powder Technology. 2006. V. 163. P. 202–205.

51. Li X., Li Q., Wang J., Yang S. Effect of process parameters on the synthesis of YAG nano-crystallites in supercritical solvent // Journal of Alloys and Compounds. 2006. V. 421. P. 298–302.

52. Bravo A.C., Longuet L., Autissier D., Baumard J.F., Vissie P., Longuet J.L. Influence of the powder preparation on the sintering of Yb-doped Sc2O3 transparent ceramics // Optical Materials. 2009. V. 31. P. 734–739.

53. Chung B., Park J., Sim S. Synthesis of yttrium aluminum garnet powder by a citrate gel method // Journal of Ceramic Processing Research. 2003. V. 4. P. 145–150.

54. Chen D., Jordan E.H., Gell M. Sol–Gel Combustion Synthesis of Nanocrystalline YAG Powder from Metal-Organic Precursors // J. Am. Ceram. Soc. 2008. V. 91. P. 2759–2762.

55. X. Ge, Y. Sun, C. Liu, Wu Qi. Influence of combustion reagent and microwave drying method on the characteristics of nano-sized Nd3+:YAG powders synthesized by the gel combustion method // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2009. V. 52. P. 179–187.

56. Pechini M.P. Method of Preparing Lead and Alkaline Earth Titanates and Niobates and Coating Method Using the Same to Form a Capacitor // Patent USA № 3330697. 1963.

57. Hreniak D., Fedyk R., Bednarkiewicz A., Strek W., Łojkowski W. Luminescence properties of Nd:YAG nanoceramics prepared by low temperature high pressure sintering method // Optical Materials. 2007. V. 29. P. 1244–1251.

58. Zбrate J., Lуpez R., Aguilar E.A. Synthesis of Yttrium Aluminum Garnet by Modifying the Citrate Precursor Method // AZo Journal of Materials Online. 2005. V. 1. P. 1–7.

59. Fedyk R., Hreniak D., Łojkowski W., Stręk W., Matysiak H., Grzanka E., Gierlotka S., Mazur P. Method of preparation and structural properties of transparent YAG nanoceramics // Optical  Materials. 2007. V. 29. P. 1252–1257.

60. Ivanov V.V., Kaigorodov A.S., Khrustov V.R., Osipov V.V., Medvedev A.I., Murzakaev A.M., Orlov A.N. Properties of the Translucent Ceramics Nd:Y2O3 Prepared by Pulsed Compaction and Sintering of Weakly Aggregated Nanopowders // Glass Physics and Chemistry. 2007. V. 33. № 4. P. 387–393.

61. Bagayev S.N., Osipov V.V., Ivanov M.G., Solomonov V.I., Platonov V.V., Orlov A.N., Rasuleva A.V., Vatnik S.M.  Fabrication  and  characteristics  of neodymium-activated yttrium oxide optical ceramics // Optical Materials. 2009. V. 31. P. 740– 743.

62. Wang H.M., Simmonds M.C., Huang Y.Z., Rodenburg J.M. Synthesis of Nanosize Powders and Thin Films of Yb-Doped YAG by Sol-Gel Methods // Chem. Mater. 2003. V. 15. P. 3474–3480.

63. Mathur S., Shen H., Veith M. Structural and Optical Properties of Highly Nd-Doped Yttrium Aluminum Garnet Ceramics from Alkoxide and Glycolate Precursors // J. Am. Ceram. Soc. 2006. V. 89. P. 2027–2033.

64. Kopylov Yu.L., Kravchenko V.B., Bagayev S.N., Shemet V.V., Komarov A.A., Karban O.V., Kaminskii A.A. Development of Nd3+:Y3Al5O12 laser ceramics by high-pressure colloidal slip-casting (HPCSC) method // Optical Materials. 2009. V. 31. P. 707–710.

65. Esposito L., Piancastelli A. Role of powder properties and shaping techniques on the formation of pore-free YAG materials // Journal of the European Ceramic Society. 2009. V. 29. P. 317–322.

66. Lee S., Kupp E.R., Stevenson A.J., Anderson J.M., Messing G.L., Li X., Dickey E.C. Hot Isostatic Pressing of Transparent Nd:YAG Ceramics // J. Am. Ceram. Soc. 2009. V. 92. P. 1456–1463.

67. Ikesue A., Kamata K. Microstructure and Optical Properties of Hot Isostatically Pressed Nd:YAG Ceramics // J. Am. Ceram. Soc. 1996. V. 79. P. 1927–1933.

68. LaRoche A., Rozenburg K., Voyles J., Fehrenbacher L., Gilde G. An Economic Comparison of Hot Pressing vs. Pressureless Sintering for Transparent Spinel Armor // Advances in Ceramic Armor IV. A Collection of Papers Presented at the 32 nd International Conference on Advanced Ceramics and Composites January 27-February 1, 2008. Daytona Beach, Florida. Editor Lisa Prokurat Franks, Volume Editors Tatsuki Ohji, Andrew Wereszczak. A John Wiley & Sons, Inc., Publication, 2009. P. 55–62.

69. Chen Z., Li J., Xu J., Hu Z. Fabrication of YAG transparent ceramics by two-step sintering // Ceramics International 2008. V. 34. P. 1709–1712. “Оптический журнал”, 77, 9, 2010

 

 

Полный текст