1 江西理工大学冶金工程学院,赣州 341000
2 厦门大学,厦门 361005
Tb3ScxAl5-xO12(TSAG)晶体是一种性能优异的磁光晶体材料，解决大尺寸TSAG晶体生长过程中开裂问题对高功率磁光隔离器的应用有着重要的意义。本文采用提拉法晶体生长技术，考察了稀土离子Dy、Lu在晶体生长过程中的分凝规律，分析了Dy、Lu掺杂对TSAG晶体性能的影响。结果表明，Dy、Lu掺杂有助于解决大尺寸TSAG晶体的开裂问题，生长的TSAG晶体均具有良好的内部质量，且所得晶体消光比均大于33 dB。Lu掺杂对TSAG晶体的维尔德常数有一定提升，而Dy掺杂则对TSAG晶体的维尔德常数提升无明显作用。Dy、Lu共掺的TSAG晶体磁光性能与TSAG基本相近，所制备晶体均满足高功率激光隔离器生产要求。
稀土掺杂 磁光晶体 提拉法 铽钪铝石榴石 分凝 rare earth doping magneto-optic crystal Czochralski method TSAG segregation
1 哈尔滨工业大学，先进焊接与连接国家重点实验室，中国 哈尔滨 150001
2 哈工大郑州研究院，中国 郑州 450018
3 乌克兰国家科学院巴顿焊接研究所，乌克兰 基辅01030
为得到兼具结构可靠性和电磁功能匹配性的多晶钇铁石榴石型铁氧体(YIG)接头，设计并制备了铋硼镍铁四元玻璃钎料进行YIG铁氧体连接实验，分析了玻璃在铁氧体表面润湿性、接头典型组织、连接温度对接头微观组织及力学性能的影响。结果表明：玻璃钎料在YIG铁氧体表面润湿性良好；制备过程中融入玻璃钎料的Al3+部分取代NiFe2O4和YFe3B4O12中的Fe3+，由于Al3+半径更小，晶格畸变更小，使得NiFe2O4和YFe3B4O12的聚集生长得到促进；伴随温度升高，焊缝内细小的NiFe2O4颗粒向大尺寸块状组织转变，证明了高温可以促进NiFe2O4的聚集长大；YIG/玻璃/YIG接头具有较高的剪切强度，在750 ℃时达到最高强度71 MPa，此后随温度升高接头剪切强度下降，800 ℃时降至47 MPa。
多晶钇铁石榴石型铁氧体 磁性微晶玻璃 接头性能 微观组织 polycrystalline yttrium iron garnet ferrite magnetic microcrystalline glass mechanical properties microstructure
1 武汉科技大学，省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，武汉 430081
2 东北大学冶金学院，沈阳 110819
以Al4SiC4为原料、Y2O3为添加剂，采用无压烧结制备Y3Al5O12-Al4SiC4复合耐火材料，研究Y2O3添加量［0~5%(质量分数)］对复合材料物相组成、微观形貌与力学性能的影响，并通过DFT模拟计算Y3+对Al4SiC4不同晶面表面能的影响。结果表明：高温下Y2O3与Al4SiC4表面固有氧化层形成共晶液相，在复合材料晶界处生成Y3Al5O12和少量Y2SiO5。Y2O3的添加促使Al4SiC4晶粒沿二维平面生长，由不规则状向六方片状转变，这是由于添加剂中Y3+降低了晶面的表面能。复合材料的抗折强度随Y2O3添加量增加呈现先增大后降低趋势，当Y2O3添加量为3%时，尺寸均一的六方片状Al4SiC4晶粒交错生长构筑成骨架结构，Y3Al5O12弥散分布于Al4SiC4晶界处，Y3Al5O12-Al4SiC4复合材料力学性能得到提升，复合材料体积密度、显气孔率和抗折强度分别为2.44 g·cm-3、20.15%和52.7 MPa。
碳硅化铝 钇铝石榴石 复合材料 耐火材料 力学性能 aluminium silicon carbide yttrium aluminium garnet composite refectory mechanical properties
1 江苏师范大学物理与电子工程学院，江苏省先进激光材料与器件重点实验室，江苏 徐州221116
2 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
石榴石基荧光材料具有多格位掺杂、离子掺杂选择范围宽、能量传递效率高等突出优势，是无机发光材料研究的热点；过渡金属离子在光谱可调谐性、原料来源广泛性等方面显著优于稀土离子；然而，其在发光效率、价态调控特别是在复杂晶格结构中的发光机理尚存在挑战，吸引了众多研究者关注。本文综述了过渡金属离子特别是Cr3+、Mn2+/4+在石榴石结构荧光材料中的光谱特性和发光行为，介绍了该类材料在固态照明与显示、生物医学成像、植物照明等前沿领域的研究与应用现状。
过渡金属 石榴石体系 荧光材料 发光材料 transition metals garnet structure fluorescent materials luminescent materials
1 上海工程技术大学化学化工学院，上海 201620
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽省光子器件与材料重点实验室，合肥 230031
3 先进激光技术安徽省实验室，合肥 230037
4 中国科学技术大学，合肥 230026
YAG晶体在光电子领域有着重要的应用，晶体生长的缺陷控制是需要解决的瓶颈问题。本工作研究了缩颈和无缩颈提拉法生长的YAG晶体的位错形貌及密度分布，通过对YAG晶体进行抛光、浓磷酸位错腐蚀和金相显微镜分析研究，发现YAG晶体的头部位错密度最大，等径处的位错密度最小，延伸至收尾处位错密度略升高，缩颈结束收细直径的地方位错密度显著降低；分析了不同晶向的YAG位错腐蚀坑形貌，由表面模型计算了YAG各晶面的表面能，结果表明：YAG晶体位错蚀坑相对稳定的外露面为(110)和(112)面。通过极射投影图进一步说明了(110)和(112)面的稳定性及其与晶面的位置关系是决定位错腐蚀坑形貌的重要原因。
钇铝石榴石 位错蚀坑 各向异性 表面能 极射投影 yttrium aluminium garnet dislocation etch pit anisortropy surface energy stereographic projection
1 北京雷生强式科技有限责任公司, 北京 100015
2 固体激光技术重点实验室, 北京 100015
设计制作了直径10英寸Yb:YAG激光晶体生长热场, 改进了单晶炉称重与旋转系统结构, 采用感应加热熔体提拉法结合上称重自动控径技术, 成功生长出了直径252 mm、等径长近260 mm的完整Yb:YAG晶体, 晶坯外观完整, 无开裂。在5 mW绿光激光和20 mW He-Ne激光照射下检测, 晶坯整体无散射。经检测性抛光后, 晶坯选材扇区内光学均匀性较好, 应力分布均匀。选择口径为152 mm×11.5 mm、长为260 mm的板条区域进行测试, 透过波前畸变为0.29λ/inch@633 nm, 表明晶坯具有良好的光学质量, 可以选切加工宽度达到150 mm的大尺寸晶体板条元件。
掺镱钇铝石榴石 激光晶体 提拉法 板条 波前畸变 Yb:YAG laser crystal Czochralski method slab wavefront distortion
1 桂林理工大学材料科学与工程学院，有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室，广西光电材料与器件重点实验室，广西 桂林 541004
2 桂林理工大学理学院，广西 桂林 541004
1 中国科学院合肥物质科学研究院，安徽光学精密机械研究所，安徽省光子器件与材料重点实验室，合肥 230031
2 中国科学技术大学，合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室，合肥 230037
YAG晶体是一种典型硬脆材料，莫氏硬度达8.5，常温下不溶于任何酸碱，加工难度较大。针对YAG晶体研磨加工，本工作提出一种分步研磨工艺。基于游离磨料研磨的方法，在研磨过程中逐级减小碳化硼(B4C)磨料粒径，选用磨料W40、磨料W28、磨料W14、磨料W7分步骤研磨，4种磨料的粒度范围依次为：40～28 μm、28～20 μm、14～10 μm、7～5 μm。通过研磨参数试验研究了每个步骤中研磨压力、研磨盘和摆轴转速、研磨液中B4C质量分数等参数对研磨效果的影响，得出最佳研磨参数；通过截面显微法测量出YAG晶体研磨后亚表面损伤的深度，确定后续抛光去除量，并探究了亚表面损伤深度hSSD与研磨后表面粗糙度Ra的关系。研究表明：当研磨压力为44.54 kPa、研磨盘和摆轴转速为60 r/min、研磨液中B4C质量分数为15%时，每个研磨步骤均取得最好研磨效果：磨料W40、磨料W28、磨料W14、磨料W7研磨的材料去除率分别为83.12、57.32、27.54、9.53 μm/min，研磨后表面粗糙度Ra分别为0.763、0.489、0.264、0.142 μm。截面显微法测量得出分步研磨后产生的亚表面损伤深度为3.041 μm，需要在后续抛光中去除; 此研磨参数下YAG晶体研磨后亚表面损伤深度与表面粗糙度的关系为：hSSD=41.46×Ra4/3，该研究可为YAG晶体元件的实际加工生产提供指导。
钇铝石榴石晶体 研磨 亚表面损伤 材料去除率 表面粗糙度 yttrium aluminum garnet crystal lapping subsurface damage material removal rate surface roughness
1 山东大学晶体材料国家重点实验室，济南 250100
2 山东省工业技术研究院，济南 250100
Tb3Ga5O12晶体是一种具有良好磁光性能的主流商用材料，但生长过程中存在严重的氧化镓挥发问题，导致晶体难以满足高功率应用的发展需求，而菲尔德常数较大的Tb3Al5O12晶体的不一致熔融特性使该晶体难以生长，因此亟需探索新型高质量磁光晶体以满足高功率应用需求。基于此，本文采用微下拉法在高纯氩气和二氧化碳混合气氛下生长了Tb3AlxGa5-xO12(TAGG)系列高掺铝磁光晶体。摇摆曲线测试结果表明TAGG磁光晶体拥有高结晶质量。透过光谱和磁光特性测试结果表明，与传统Tb3Ga5O12晶体相比，TAGG磁光晶体具有更高的透过率和更大的菲尔德常数，是一种非常有潜力的可应用于高功率激光系统的低成本磁光材料。
磁光晶体 晶体生长 微下拉法 铽基石榴石 Tb3Ga5O12 Tb3Ga5O12 TAGG TAGG magneto-optical crystal crystal growth micro-pulling-down method Tb3+-based garnet
掺铒钇铝石榴石(Er:YAG)是一种短脉冲型的激光，可用于硬组织消融、软组织切割及根管荡洗等，在乳牙去腐、树脂粘接、多生牙拔除、舌系带延长、根管荡洗等方面具有重要意义。由于Er:YAG激光在许多应用范围可以替代涡轮手机，减少了振动和气溶胶的产生，微创无痛操作更为患儿接受，因此，在儿童口腔医学中的应用研究越来越广泛。本文将从上述方面对Er:YAG激光在儿童口腔医学中的应用进展进行综述，为进一步的临床应用提供参考。
掺铒钇铝石榴石 激光 龈切术 光子引导光声流效应 儿童口腔医学 Er:YAG laser gingivectomy photoninduced photoacoustic streaming pediatric stomatology
