Проведено исследование оптических свойств и микроструктуры композитов на основе иттрий-алюминиевого граната, изготовленных методом вакуумного спекания предварительно сформованных компактов нанокристаллического порошка состава Y3Al4,995Cr0,005O12 совместно с монокристаллом YAG. Спектры светопропускания композитных образцов демонстрируют характерные полосы поглощения Cr3+ после вакуумного спекания и Cr4+ – после отжига на воздухе. Исследовано влияние скорости нагрева при вакуумном спекании на светопропускание образцов композитов. Установлено, что оптимальная скорость нагрева образцов при вакуумном спекании композитов не должна превышать 120 °С/ч.
Рассмотрено влияние температуры вакуумного спекания на оптические свойства и микроструктуру образцов композитов YAG:Cr (керамика)/YAG:Nd (монокристалл). Наиболее прозрачные образцы были получены при температуре 1850 °С. Исследования микроструктуры композитов показывают наличие вблизи границы раздела регулярной остаточной пористости, расположенной преимущественно в монокристаллическом YAG. Предполагается, что образование данных пор протекает при сращивании керамических зерен с монокристаллом в процессе спекания.
Федор Федорович Малявин – заведующий сектором спекания керамики научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, Физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Виктория Евгеньевна Супрунчук – канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник, сектор синтеза нанопорошков научно-исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, Физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Виталий Алексеевич Тарала – канд. хим. наук, заведующий научно-исследовательской лабораторией технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, Физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Александр Александрович Кравцов – канд. техн. наук, заведующий сектором синтеза нанопорошков научно-исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, Физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Дмитрий Сергеевич Вакалов – канд. физ.-мат. наук, заведующий сектором физико-химических методов исследования и анализа научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, Физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Вячеслав Анатольевич Лапин – канд. техн. наук, cт. науч. сотрудник сектора физико-химических методов исследования и анализа научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред, научно-лабораторный комплекс чистых зон, Физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Константин Вячеславович Кунгурцев – зам. начальника участка роста монокристаллов ООО НПФ «Экситон», Ставрополь, Россия
Евгений Викторович Медяник – науч. сотрудник сектора спекания керамики научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, Физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Людмила Викторовна Тарала – науч. сотрудник сектора синтеза нанопорошков научно-исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, Физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
1. Ikesue A., Aung Y. L. Ceramic laser materials // Nat. Photonics. 2008. V. 2, No. 12. P. 721 – 727.
2. Ma C., Zhu J., Nan X., et al. Demonstration and CW laser performances of composite YAG/Nd:LuAG/YAG transparent laser ceramic // J. Alloys Compd. Elsevier, 2017. V. 727. P. 912 – 918.
3. Ma B., Zhang W., Chen X., et al. Direct thermal diffusion bonding of Nd:YAG/YAG composite transparent ceramics by vacuum sintering // J. Eur. Ceram. Soc. Elsevier, 2017. V. 37, No. 11. P. 3631 – 3639.
4. Lukin E. S., Makarov N. A., Kozlov A., et al. Oxide ceramics of the new generation and areas of application // Glas. Ceram. 2008. V. 65, No. 9–10. P. 348 – 352.
5. Osipov V. V., Platonov V., Shitov V., et al. Highly transparent ceramics on the basis of nanopowders synthesized in laser plume. Part II. Laser ceramics // Photonics Russ. 2018. V. 3, No. 3. P. 318 – 334.
6. Супрунчук В. Е., Кравцов А. А., Лапин В. А. и др. Влияние условий измельчения керамических порошков YAG на свойства оптической керамики // Стекло и керамика. 2023. Т. 96, № 11(1151). C. 35 – 46. (https://link.springer.com/article/10.1007/s10717-024-00637-6) [Suprunchuk V. E., Kravtsov A. A., Lapin V. A., et al. YAG-ceramic powders – size-reduction influence on optical ceramic properties // Glass Ceram. 2024. V. 80. P. 479 – 486. DOI: 10.1007/s10717-024-00637-6]
7. Yagi H., Takaichi K., Ueda K., et al. Influence of annealing conditions on the optical properties of chromium-doped ceramic Y3Al5O12 // Opt. Mater. (Amst). 2006. V. 29, No. 4. P. 392 – 396.
8. Zhou T., Zhang L., Zheng L., et al. Enhanced conversion efficiency of Cr4+ion in Cr:YAG transparent ceramic by optimizing the annealing process and doping concentration // J. Alloys Compd. 2017. V. 703. P. 34 – 39.
9. Feldman R., Shimony Y., Burshtein Z. Dynamics of chromium ion valence transformations in Cr, Ca:YAG crystals used as laser gain and passive Q-switching media // Opt. Mater. (Amst). 2003. V. 24, No. 1–2. P. 333 – 344.
10. Liu W., Li J., Li J., et al. Study of Yb:YAG ceramic slab with Cr4+:YAG edge cladding // Ceram. Int. 2014. V. 40, No. 6. P. 8879 – 8883.
11. Chaika M. A., Dluzewski P., Morawiec K., et al. The role of Ca2+ ions in the formation of high optical quality Cr4+,Ca:YAG ceramics // J. Eur. Ceram. Soc. Elsevier, 2019. V. 39, No. 11. P. 3344 – 3352.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2024.06.pp.011-021
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
