[發(fā)明專利]飛秒激光誘導制備氯鉛化鉀色心激光晶體和波導晶體材料

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610091464.3
• 申請日: 2006-06-13
• 公開（公告）號: CN101089237A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 涂朝陽;李堅富;游振宇;王燕;朱昭捷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號: C30B29/12
• 分類號: C30B29/12;C30B11/00;H01S3/16
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及晶體材料領(lǐng)域，特別涉及一種采用飛秒激光誘導制備KPb₂Cl₅色心激光晶體和波導。

背景技術(shù)：

堿金屬鹵化物經(jīng)過飛秒激光照射后可以產(chǎn)生大量的色心，例如V₃、F、F₂、N、R₂和R₁等，其中的F₂等色心可以制作色心激光增益介質(zhì)而應(yīng)用于色心激光器。而幾乎每一種色心都在近紅外至中紅外(2500nm～5000nm)的不同波段處有很寬的熒光發(fā)射帶，其激活色心的發(fā)射截面很大(約為10^-16～10^-17cm²)，比其它常見的稀土或過渡族離子激活的高增益介質(zhì)(例如Nd:YAG晶體)大3～5個數(shù)量級，同時激活色心的吸收帶大多在可見光區(qū)或近紅外邊緣，帶寬很寬，有利于采用常用的泵浦源抽運。

目前，KCl:Li⁺、KCl:Li⁺、KCl:Na⁺、RbCl:Li⁺、KI和KBr都可以產(chǎn)生色心，并在低溫下實現(xiàn)了0.9～5.0μm的激光輸出。同時，科學家們也已經(jīng)在LiF和KCl晶體中采用飛秒激光誘導產(chǎn)生了具有激光功能的色心，并且在泵浦光激發(fā)下產(chǎn)生了熒光，在LiF晶體中也已經(jīng)形成了直線波導。

飛秒激光的能量通過多光子吸收和雪崩電離傳遞給透明玻璃或晶體材料，其超快的能量傳遞，使得激光照射點局部產(chǎn)生了很高的溫度和壓力，照射點周圍的物質(zhì)在高溫高壓下向四周膨脹，冷卻后，便產(chǎn)生了中間密度低，四周密度高的結(jié)構(gòu)，從而折射率產(chǎn)生規(guī)則的變化，可以形成波導。

KPb₂Cl₅屬于單斜晶系，空間群為P2₁/c，晶胞參數(shù)為：Z＝4，a＝8.854，b＝7.927，c＝12.485，β＝90.05，V＝876.3。它的透過波段為0.3～16μm，最大聲子能量為203cm^-1，不潮解，是一種良好的中紅外激光基質(zhì)材料。但是，目前國內(nèi)外并未見有關(guān)采用飛秒激光誘導制備KPb₂Cl₅色心激光晶體和波導的報道。而飛秒激光具有高的能量密度和光子密度，照射在含有堿金屬的KPb₂Cl₅晶體上，可望產(chǎn)生大量的色心，例如V₃、F、F₂、N、R₂和R₁等，其中的F₂等色心可以制作色心激光增益介質(zhì)而應(yīng)用于色心激光器，同時還可以形成波導。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于公開一種采用飛秒激光誘導制備KPb₂Cl₅色心激光晶體和波導晶體材料。

切割加工出一定尺寸、優(yōu)質(zhì)的KPb₂Cl₅晶體，采用聚焦的飛秒激光照射一定的時間。

對晶體進行吸收光譜的測試研究，根據(jù)其吸收峰的分布情況，采用合適的泵浦源對晶體進行激發(fā)，測試其熒光發(fā)射光譜，確定其色心的類型。根據(jù)吸收和熒光譜的測試研究結(jié)果，設(shè)計出合適的激光諧振腔，并采用合適的泵浦源進行激光實驗研究，實現(xiàn)2500nm～5000nm的中紅外激光輸出。

切割加工出一定尺寸、優(yōu)質(zhì)的KPb₂Cl₅晶體，采用聚焦的飛秒激光照射一定的時間，形成有大量F₂色心的微米線，其現(xiàn)狀可以是直的，也可以是彎曲的微米線，在fs激光的高溫高壓下形成了折射率四周高而中間低的光波導。

KPb₂Cl₅色心晶體產(chǎn)生的中紅外激光可以應(yīng)用于大氣遙感、地球資源探測、環(huán)境保護、污染控制等，此外，在同位素分離、醫(yī)療、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用，尤其是在軍事制導、目標探測、遠距離探測化學物質(zhì)和反導對抗上的應(yīng)用，在反化學戰(zhàn)和環(huán)境保護中起到關(guān)鍵性的作用，成為決定戰(zhàn)爭勝負的關(guān)鍵技術(shù)。而把KPb₂Cl₅光波導和KPb₂Cl₅激光功能色心結(jié)合起來可以制成微米色心激光器，有望在KPb₂Cl₅晶體中實現(xiàn)光波的傳輸、激光振蕩和光放大。

附圖說明：