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。

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。

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。

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。

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。

Y3Al5O12∶Ce3+(YAG∶Ce3+)荧光玻璃由于光谱中缺少红绿光成分，难以满足高显色激光照明的应用需求。本研究工作基于钇铝石榴石结构荧光材料宽光谱、高光效及高稳定的特性，选用绿色发光Y3(Ga,Al)5O12∶Ce3+(YAGG∶Ce3+)和橙色发光(Y,Gd)3Al5O12∶Ce3+(GdYAG∶Ce3+)荧光材料作为荧光玻璃中的荧光组分，获得了具有较高显色性能的荧光玻璃材料。详细研究了制备温度、荧光粉和玻璃粉的比例、YAGG∶Ce3+ 和GdYAG∶Ce3+ 荧光粉的比例以及样品厚度对其性能的影响。通过制备工艺及材料组分的优化，YAGG∶Ce3+/GdYAG∶Ce3+ 荧光玻璃样品在蓝色激光激发下的显色指数(Ra)可以达到79.7，相比YAG∶Ce3+ 荧光玻璃提升了13.7%左右。具有最优Ra的荧光玻璃样品的发光饱和阈值为1.63 W/mm2，此时样品的发光效率可以达到163.14 lm/W，可应用于激光照明领域实现白光照明品质的提升。

自从 20世纪 90年代提出了碟片激光器以来, 其作为一种高功率光源而受到广泛关注。碟片激光器与传统的固体激光器相比, 它的工作物质是非常薄的薄片, 因此在很大程度上可以改善晶体的热效应问题, 具有高光束质量、高转换效率、高输出功率等优点, 拥有良好的发展前景。文中提供了一个关于碟片激光器原理的概述, 总结了其关键技术及在工业、**和科研方面的应用, 并对其未来发展趋势做出预测。

稀土离子的近红外发光性能在光通信和太阳能利用等领域应用广泛。针对材料近红外发光性能较弱的问题, 采用Ce3+的敏化作用, 提高Nd3+的近红外发 光性能。利用提拉法生长得到大尺寸的Ce3+和Nd3+共掺杂Y3Al5O12(YAG)单晶, 用X-射线衍射仪对其物相进行分析, 并通过透射光谱对晶体透光率和吸收性质 进行了表征。通过对Ce3+的激发和发射光谱分析, 初步判断Ce3+和Nd3+间的能量传递行为。并通过Nd3+近红外激发和发射光谱分析, 研究Ce3+对Nd3+发光的影 响。实验结果表明, 由于Ce3+向Nd3+的有效能量传递作用, YAG∶Ce3+,Nd3+在450 nm蓝光激发时, 近红外1 060 nm发光增强1.5倍。

为了满足高功率白光发光二极管(Light-Emitting Diode, LED)对荧光体的高性能要求，对白光LED用CexGd∶YAG单晶荧光材料的制备和光学、电学、热 学特性进行了研究。采用提拉法生长了CexGd∶YAG(x=0.02, 0.04, 0.06, 0.08)单晶，并借助于X射线衍射(XRD)、吸收光谱、发射光谱等对晶体的光谱特性进 行了表征, 同时也测试分析了相对荧光强度随温度的变化关系、基于不同Ce3+浓度CexGd∶YAG单晶的白光LED性能参数。结果表明CexGd∶YAG单晶在450 nm的 蓝光激发下，产生一个500~650 nm的宽峰发射，在100 ℃高温下，其荧光光强比商用荧光体粉末高出10%。当Ce3+浓度为6%时，采用CexGd∶YAG单晶荧光片的 白光LED光效高达153 lm/W，是Ce∶YAG和树脂荧光材料白光LED的两倍多。CexGd∶YAG单晶荧光片，具有更高更稳定的荧光光强，制作的白光LED光效有明显提 升，有望成为新型的商用荧光体。