[上图]抛光的Fe:ZnSe透明陶瓷在900°C和90 MPa下烧结不同时间的照片。该陶瓷有望成为中红外激光器的理想激光材料。学分：Yu, Carloni和Wu;美国陶瓷学会杂志m6米乐网官网
自从Waymo推出首个商业自动售车服务2018年12月，更多公司推出了自己的原型机。尽管冠状病毒大流行已经暂停一些测试，它还强调了自动驾驶车辆的一些潜在优势，例如持续的基本交付当每个人都在家里被隔离的时候。
然而，要让自动驾驶汽车成为普遍的现实，还需要进行很多技术进步。特别是激光雷达需要改进。
激光雷达(LiDAR)是“光成像、探测和测距”的缩写，是一种通过用激光照射目标来测量与目标距离的集成系统。激光雷达的数据被用来建立汽车周围环境的3D模型。
大多数从事自动驾驶汽车的公司都认为激光雷达是传感器套件的重要组成部分（特斯拉是一家显著的例外)．此外，还有许多其他的新兴应用程序例如机器人技术、高分辨率制图、安全、激光制导、生物学和保护、物理学和天文学等，也使用激光雷达。
激光雷达系统的一个关键部件是激光光源。“由于高分辨率精度，现代中红外激光源和探测器主要使用波长为3-5 μm的大气窗口，”听泉吴阿尔弗雷德大学的纽约州立大学帝国创新教授在一封电子邮件中解释道。“因此，高功率中红外激光器对于开发高性能激光雷达系统至关重要。”
目前，过渡金属离子掺杂的II-VI族硫系化合物材料是宽可调谐室温中红外（2-5μm）激光增益材料的最佳候选材料。“然而，制造这样的激光陶瓷仍然是一个重大挑战，”吴说。
制备TM:II-VI激光材料的四种主要方法物理气相传输生长、熔体生长、固相再结晶和热扩散主要以晶体形式处理这些材料，这限制了材料的尺寸、掺杂浓度和激光离子分布的均匀性仿制品使激光器的输出功率难以放大。
相比之下，以陶瓷形式制备TM:II-VI激光材料具有一些优势。
“与晶体材料相比，透明陶瓷具有独特的优势，这对高性能激光器的发展至关重要:比如容易制备不同掺杂含量的复合结构，稀土离子的重且均匀掺杂，以及大尺寸组件的制备，”博士后研究员吴胜泉和研究生David Carloni在最近的一篇文章中写道纸．“由于这些优势，材料科学家们做出了巨大的努力，利用陶瓷方法制造TM:II-VI激光材料。”
在新的论文中，吴、余和卡罗尼对之前的陶瓷加工尝试进行了扩展，并取得了非常有希望的结果。
他们采用共沉淀法制备了铁掺杂硒化锌（Fe:ZnSe）透明陶瓷，采用火花等离子烧结法制备了Fe:ZnSe纳米粉末。（在研究之前，使用共沉淀粉末制备的Fe:ZnSe透明陶瓷的报告很少。）然后，他们使用扫描电子显微照片分析烧结温度、压力和时间对微观结构的影响。
研究人员确定，在900°C、90 MPa条件下烧结120分钟的Fe:ZnSe透明陶瓷具有最佳的透射率（在1.4μm晶粒尺寸下约60%，在7.5μm晶粒尺寸下68%）。
他们写道:“总之，本文讨论的透明陶瓷制备方法(包括Fe:ZnSe粉末的共沉淀法)为制备Fe:ZnSe中红外材料提供了一种替代方法。”
为了测试他们的Fe:ZnSe陶瓷的潜力，吴的团队联系了物理学教授谢尔盖Mirov来自阿拉巴马大学伯明翰分校。米洛夫和他的团队利用吴的团队制作的陶瓷，展示了这种材料的第一个室温增益开关激光。
“最大输出能量为0.7 mJ。斜坡效率被测量为3.5%，并受到散射损失的限制，”他们在会议记录中写道2020年CLEO技术会议．
（阿拉巴马大学伯明翰分校研究生Krishna Karki将在5月11日至15日以全虚拟形式举行的会议上介绍研究结果。）
尽管Wu说这种输出能量和效率都很低，但他们计划通过进一步研究这项技术来提高产量。
“合成粉末的提纯和烧结后处理是为了提高产出效率，”他说。
这篇论文发表在美国陶瓷学会杂志m6米乐网官网,是“放电等离子烧结Fe:ZnSe透明陶瓷的微观结构与光学性能“（内政部：10.1111/jace.17144）。