0.引言
3 ?_%|;ga })(robBkA 在固體
激光技術及其相關領域的發(fā)展中，固體激光工作物質(zhì)的開發(fā)是研究基礎和先導，對于產(chǎn)生高性能的激光振蕩具有決定性的意義。探索優(yōu)秀的激光材料并應用于研發(fā)新型
激光器件始終是激光研究的發(fā)展方向�？梢哉f“一代材料，一代技術”。近年來迅速發(fā)展的新型陶瓷是繼單晶、玻璃之后又一值得矚目的激光材料。
IIBS:&; +- j%Uoigi 在探索固體激光材料的過程中，人們較早的在單晶或者玻璃基質(zhì)中實現(xiàn)了
光學泵浦的激光作用并廣泛的運用到軍事、工業(yè)、科研和生活中。雖然早在上世紀六十年代，材料研究者從理論上論證了各向同性的光學陶瓷能夠產(chǎn)生激光作用，但是，由于陶瓷材料是多
晶體，其顆粒邊界、氣孔率、成分梯度及晶格的不完整性所引起的內(nèi)部散射損耗過大難以實現(xiàn)有效的激光輸出，此后數(shù)十年來激光陶瓷的研究一直未有突破性進展。直到1995年，Ikesue等研究者用固相反應結合真空燒結的方法獲得了散射損耗低達0.009cm-1的Nd3+:YAG透明陶瓷，并從實驗上驗證了世界上第一臺LD泵浦固體陶瓷激光器，斜率效率達到28%[1]。1999年，日本Konoshima化學有限公司采用
納米技術制備出吸收、發(fā)射
光譜以及熒光壽命與單晶基本一致的多晶Nd：YAG陶瓷【2，3】。透明陶瓷光學品質(zhì)的突破性提高，引起了國際社會的廣泛關注，顯示出光明的發(fā)展前景。
J[S!<\_! /FPO'} 6i 隨著制備工藝的突破，多晶納米陶瓷作為激光增益介質(zhì)不僅具有與單晶相比擬的光學質(zhì)量、物理化學性能和光譜、激光特性，而且具有顯著的制備優(yōu)勢：
".( G,T W (1)可制備大尺寸塊體，且形狀容易控制。
KE5>O 1 (2)可摻雜濃度高、光學均勻性好。
I7Abf7>*Q (3)燒結溫度相對較低，制備周期短，生產(chǎn)成本低，能夠大規(guī)模生產(chǎn)。
ph!h8@e ta x:9j|~ 透明陶瓷同玻璃基質(zhì)相比，具有如下材料優(yōu)點：
' T7 3V （1）熱導率高，是玻璃材料的數(shù)倍，有利于降低熱效應；
yqtHlz% （2）陶瓷的熔點遠高于玻璃的軟化點，能夠承受更高的輻射功率;
U y)pEE u （3）陶瓷激光器輸出激光的單色性比玻璃激光器好；
\xC#Zs[< 基于以上優(yōu)點，各國研究者對新型激光陶瓷和陶瓷激光器件的研究方興未艾。
r[7*1'. p T HK^u+~LM 從激光陶瓷的制備來看，目前商業(yè)化激光陶瓷已經(jīng)出現(xiàn)，而且其氣孔率密度、均勻性和內(nèi)部散射損耗等性能已經(jīng)趕上或者優(yōu)于同種化學組分的單晶商品。不僅如此，陶瓷材料的摻雜種類（多種激活離子和基質(zhì)）及摻雜形態(tài)也大大豐富，復合結構和多功能材料層出不窮。這些優(yōu)點給予了高性能固體激光器前所未有的高性/價比和能夠滿足各種應用要求的靈活設計優(yōu)勢，使得長期以來光學工程師希望按照特定激光性能要求來進行材料分子設計以獲取合適激光材料的夢想即將成為現(xiàn)實。透明激光陶瓷有望成為新的優(yōu)秀激光材料引領未來固體激光工程發(fā)展的革新性飛躍！
-w)v38iX! &l_}yf"v 1.陶瓷激光器發(fā)展
:1g pbfW {:n1|_r4Z 激光陶瓷的迅猛發(fā)展極大的推動了陶瓷激光器的研制發(fā)展。新型陶瓷材料不僅推動傳統(tǒng)的固體激光器向更高、更快、更強發(fā)展，而且各種新型陶瓷材料激光器（如低溫燒結高熔點錸系倍半氧化物Re2O3: Re=Y, Lu, Sc）和一體化微片復合陶瓷激光器（Nd，Cr共摻YAG自調(diào)Q陶瓷；Nd:YAG陶瓷&KNbO3晶體復合藍光激光器；Yb，Er共摻人眼安全激光器等）不斷出現(xiàn)。
4N7|LxNNl_ %i?v)EW 1.1高效率陶瓷激光器
{KEmGHC4R o :4#Ak S 2001年，日本電信大學Ueda課題組采用摻雜濃度分別為1.0at.%和2.0at.%的Nd3+:YAG透明陶瓷，以端面泵浦方式，獲得了高達61%和58%斜率效率的高效激光輸出。
}rs>B,=*k n8T'}d+mm 2004年，中科院上海光學精密機械研究所采用超均勻側面泵浦技術在1at.％ Nd：YAG陶瓷棒中獲得輸出功率236W,斜率效率62％的連續(xù)激光輸出【4】。
^4<&"ao o D eT$4c*:[ 
A
=&`TfXu 圖1中科院上光所高效率Nd：YAG陶瓷激光器
mWn0"1C 1B~Z1w 2006年，德國柏林技術大學采用芯摻雜Nd：YAG復合陶瓷棒獲得輸出功率140W,斜率效率67％的高效率激光輸出【5】。
m$pRA0s2` *1_Ef). 
TK~ KM 圖2 柏林大學芯摻雜高效率Nd：YAG陶瓷激光器
d(b~s2\i ST g}
Z 1.2高功率陶瓷激光器
$2}%3{<j #!#s7^%K & 2003年，日本電信大學激光科學研究所與俄羅斯科學院的晶體研究所合作，采用LD陣列側面泵浦用Ф8×203mm Nd3+:YAG陶瓷棒,獲得了1.46 kW，斜率效率達49%的激光輸出；
"*MF=VB1 2005年，美國達信公司采用Nd：YAG陶瓷板條激光器，實現(xiàn)了5 kW的高功率連續(xù)激光輸出，并以此獲得了美國軍方關于激光定向能武器的研制訂單，目標在2007年實現(xiàn)100kW激光輸出[6]。
&Ll&A@yU 2006年,美國利弗莫爾實驗 室采用Sm3＋包邊Nd：YAG復合結構陶瓷熱容激光器實現(xiàn)了5Hz,67 kW激光輸出,持續(xù)時間10s。Sm3＋摻雜包邊Nd：YAG陶瓷的設計方案有效的抑制ASE和參量振蕩[7]。
#ZnNJ\6 qFq$a9w|@ 
HRu;*3+%>F 圖3 LLNL 陶瓷熱容激光器結構示意圖
I-Ut7W 
9
