Journal of Communications Technology and ElectronicsJournal of Communications Technology and ElectronicsРадиотехника и электроника0033-84943034-5901The Russian Academy of Sciences69691010.7868/S3034590125100139TO THE 70th ANNIVERSARY OF THE KOTELNIKOV IRE RASК 70-ЛЕТИЮ ФИРЭ им. В.А. КОТЕЛЬНИКОВА РАНResearch ArticleComparison of annealing schemes of Yb: YAG and Yb: LuAG ceramics after hot isostatic pressingСравнение методик отжига образцов керамики Yb: YAG и Yb: LuAG после горячего изостатического прессованияLopukhinK. V.ЛопухинК. В.kvl215@fireras.suBalashovV. V.БалашовВ. В.kvl215@fireras.suEfimovA. A.ЕфимовА. А.kvl215@fireras.suKozlovaS. M.КозловаС. М.kvl215@fireras.suGerkeM. N.ГеркеМ. Н.kvl215@fireras.suKochuevD. A.КочуевД. А.kvl215@fireras.suFryazino Branch of the Kotelnikov Institute of Radioengineering and Electronics RASФрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАНVladimir State University named after Alexander and Nikolay StoletovsВладимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых151020257010VOL 70, NO10 (2025)ТОМ 70, №10 (2025)98999624112025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://innoscience.ru/0033-8494/article/view/696910

The Yb: YAG and Yb: LuAG ceramic samples with the SiO2+B2O3 sintering additives, as well as the Yb: YAG ceramic samples with the CaO+MgO sintering additives, were obtained by reactive vacuum presintering at different temperatures followed by hot isostatic pressing (HIP) with different annealing schemes used after HIP. The optimal presintering conditions were determined, the effect of the sintering additives on the structural and optical properties of the samples was studied. The optical transmission of the samples was investigated, and the average grain size was measured. It was found that the optimal presintering temperature for Yb: YAG samples with the SiO2+B2O3 sintering additives is below 1500 °C, with CaO+MgO – in the range of 1700–1750 °C, and for Yb: LuAG samples with the SiO2+B2O3 sintering additives – in the range of 1500–1600 °C. To achieve the best optical characteristics, samples with SiO2+B2O3 sintering additives must be annealed first in vacuum and then in air after HIP. In the case of composition with CaO+MgO sintering additives, additional annealing after HIP leads to a loss of transparency by the samples.

Получены образцы керамики Yb: YAG и Yb: LuAG со спекающими добавками SiO2+B2O3, а также образцы керамики Yb: YAG со спекающими добавками CaO+MgO путем реактивного вакуумного предспекания при различных температурах с последующим горячим изостатическим прессованием (ГИП) и с использованием различных схем отжига после ГИП. Определены оптимальные условия предспекания, изучено влияние спекающих добавок на структурные и оптические свойства образцов. Исследовано оптическое пропускание образцов, проведены измерения среднего размера зерен. Установлено, что оптимальная температура предспекания образцов Yb: YAG со спекающими добавками SiO2+B2O3 находится ниже 1500 °C, с CaO+MgO – в диапазоне 1700–1750 °C, а Yb: LuAG со спекающими добавками SiO2+B2O3 – в диапазоне 1500–1600 °C. Образцы составов с SiO2+B2O3 для достижения наилучших оптических характеристик необходимо после ГИП отжигать сначала в вакууме, а затем на воздухе. В случае состава с CaO+MgO дополнительные отжиги после ГИП приводят к потере образцами прозрачности.

ceramicsYAGLuAGHIPsintering aidsannealingкерамикаYAGLuAGГИПспекающие добавкиотжигРабота выполнена в рамках государственного задания ИРЭ им. Котельникова РАН по теме № 075-00395-25-00.Ikesue A., Kinoshita T., Kamata K. et al. // J. Amer. Ceram. Soc. 1995. V. 78. № 4. P. 1033.doi.org/10.1111/j.1151-2916.1995.tb08433.xIkesue A., Aung Y.L. // Nature Photonics. 2008. V. 2. № 12. P. 721.doi.org/10.1038/nphoton.2008.243Lu J., Ueda K., Yagi H. et al. // J. Alloys Compd. 2002. V. 341. № 1–2. P. 220.doi.org/10.1016/S0925-8388(02)00083-XIkesue A., Aung Y.L., Taira T. et al. // Annual Rev. Mater. Res. 2006. V. 36. № 1. P. 397.doi.org/10.1146/annurev.matsci.36.011205.152926Brenier A., Boulon G. // J. Alloys Compd. 2001. V. 323–324. P. 210.doi.org/10.1016/S0925-8388(01)01112-4Dong J., Ueda K., Yagi H. et al. // Laser Phys. Let. 2009. V. 6. № 4. P. 282.doi.org/10.1002/lapl.200810136Luo D., Zhang J., Xu C. et al. // Opt. Mater. 2012. V. 34. № 6. P. 936.doi.org/10.1016/j.optmat.2011.04.017Tang F., Cao Y., Guo W. et al. // Opt. Mater. 2011. V. 33. № 8. P. 1278.doi.org/10.1016/j.optmat.2011.02.049Wu Y., Li J., Pan Y. et al. // J. Amer. Ceram. Soc. 2007. V. 90. № 10. P. 3334.doi.org/10.1111/j.1551-2916.2007.01885.xLuo D., Zhang J., Xu C. et al. // Opt. Mater. Express. 2012. V. 2. № 10. P. 1425.doi.org/10.1364/OME.2.001425Ikesue A., Furusato I., Kamata K. // J. Amer. Ceram. Soc. 1995. V. 78. № 1. P. 225.doi.org/10.1111/j.1151-2916.1995.tb08389.xAwaad M. // J. Ceram. Sci. Technol. 2012. V. 3. № 1. P. 35.doi.org/10.4416/JCST2012-00043Frage N., Kalabukhov S., Sverdlov N. et al. // Ceram. Int. 2012. V. 38. № 7. P. 5513.doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.03.066Frage N., Kalabukhov S., Sverdlov N. et al. // J. Europ. Ceram. Soc. 2010. V. 30. № 16. P. 3331.doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.08.006Sokol M., Kalabukov S., Kasiyan V. et al. // J. Amer. Ceram. Soc. 2016. V. 99. № 3. P. 802.doi.org/10.1111/jace.14051Lagny M., Böhmler J., Lemonnier S. et al. // Open Ceram. 2024. V. 18. P. 100570.doi.org/10.1016/j.oceram.2024.100570Bigotta S., Galecki L., Katz A. et al. // Opt. Express. 2018. V. 26. № 3. P. 3435.doi.org/10.1364/OE.26.003435Ikesue A., Aung Y.L. // J. Amer. Ceram. Soc. 2017. V. 100. № 1. P. 26.doi.org/10.1111/jace.14588Zhang P., Jiang B., Fan J. et al. // Opt. Mater. Express. 2015. V. 5. № 10. P. 2209.doi.org/10.1364/OME.5.002209Jiang B., Lu X., Zeng Y. et al. // Phys. Stat. Sol. C. 2013. V. 10. № 6. P. 958.doi.org/10.1002/pssc.201300016Kravtsov A.A., Chapura O.M., Tarala V.A. et al. // J. Europ. Ceram. Soc. 2025. V. 45. № 3. P. 117033.doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2024.117033Lee S., Kupp E.R., Stevenson A.J. et al. // J. Amer. Ceram. Soc. 2009. V. 92. № 7. P. 1456.doi.org/10.1111/j.1551-2916.2009.03029.xTian F., Chen C., Liu Y. et al. // Opt. Mater. 2020. V. 101. P. 109728.doi.org/10.1016/j.optmat.2020.109728Nie Y., Liu Y., Zhao Y., Zhang M. // Opt. Mater. 2015. V. 46. P. 203.doi.org/10.1016/j.optmat.2015.04.019Xu X., Zhao Z., Zhao G. et al. // J. Crystal Growth. 2003. V. 257. № 3–4. P. 297.doi.org/0.1016/S0022-0248(03)01455-6Wang X., Liu Y., Zhao P. et al. // J. Appl. Phys. 2015. V. 117. № 15. P. 153104.doi.org/10.1063/1.4918550Tang F., Huang J., Guo W. et al. // Opt. Mater. 2012. V. 34. № 5. P. 757.doi.org/10.1016/j.optmat.2011.10.015Jiang N., Ouynag C., Liu Y. et al. // Opt. Mater. 2019. V. 95. P. 109203.doi.org/10.1016/j.optmat.2019.109203Zhang Y., Cai M., Jiang B. et al. // Opt. Mater. Express. 2014. V. 4. № 10. P. 2182.doi.org/10.1364/OME.4.002182Lu Z., Lu T., Wei N. et al. // Opt. Mater. 2015. V. 47. P. 292.doi.org/10.1016/j.optmat.2015.05.043Lapin V.A., Kravtsov A.A., Suprunchuk V. et al. // Opt. Mater. 2024. V. 157. P. 116353.doi.org/10.1016/j.optmat.2024.116353Helle A.S., Easterling K.E., Ashby M.F. // Acta Metall. 1985. V. 33. № 12. P. 2163.doi.org/10.1016/0001-6160(85)90177-4Kwon O.-H., Messing G.L. // Acta Metall. Mater. 1991. V. 39. № 9. P. 2059.doi.org/10.1016/0956-7151(91)90176-2