[發明專利]摻釹鎢酸鋰鑭鋇激光晶體及其制備方法和用途

無效

• 申請號: 200610091468.1
• 申請日: 2006-06-13
• 公開（公告）號: CN101089242A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發明（設計）人: 王國富;趙丹;林州斌;張莉珍
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C30B29/32
• 分類號: C30B29/32;C30B15/00;H01S3/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光電子功能材料技術領域，特別是涉及作為固態激光器中的工 作物質的激光晶體。

背景技術

激光晶體是固體激光器的工作物質，它是指以晶體為基質，通過分立的發 光中心吸收泵浦光能量并將其轉化為激光輸出的發光材料。固體激光工作物質 由基質材料和激活離子組成，其各種物理和化學性質主要由基質材料決定，而 其光譜特性和熒光壽命等則由激活離子的能級結構決定。

自1960年，研制成功人造紅寶石脈沖激光器以來，迄今為止，已發現了數 百種激光晶體，但因各種原因，能真正得到實際應用的激光晶體只有十來種。 目前，應用最廣泛的激光晶體是摻釹離子的釔鋁石榴石(YAG)晶體，其具有 較好的各種物理和化學性能，且易于生長出高光學質量、大尺寸的優質晶體。 但它存在著吸收譜線窄，不適宜于用LD來進行泵浦的缺點，而LD泵浦將是今 后激光泵浦源的發展方向。

目前國內外都在積極尋找各種物理、化學性能和機械性能優異，且易于生 長出高光學質量、大尺寸并適合于LD泵浦的優質激光晶體材料。釹離子由于具 有較好的光譜性能，且其吸收帶與AsGaAl?LD泵浦源有效耦合，適合于用LD 來進行泵浦，因此被廣泛地用作激活離子。

發明內容

本發明的目的就在于研制一種新的激光晶體Nd³⁺:BaLaLiWO₆，能夠直接使 用LD泵浦的，具有較高轉換效率的激光晶體材料。

將生長出的Nd³⁺:BaLaLiWO₆晶體，在Siemens?Smart?CCD衍射儀上進行 了x射線衍射分析，結構分析表明，Nd³⁺:BaLaLiWO₆晶體屬于立方晶系，空間 群為Fm3m，單胞參數為單胞體積為其中釹離子是 作為摻雜離子，取代鑭離子的晶格位置，釹的摻雜濃度在0.5at.％～15at.％之間， 可根據不同的需要摻入不同濃度的釹離子。

以BaCO₃、La₂O₃、Li₂CO₃和WO₃為原料，采用固相合成方法獲得生長原 料；采用提拉法(Czochralski方法)生長。

將生長出的Nd³⁺:BaLaLiWO₆晶體，進行吸收光譜、熒光光譜及熒光壽命 等的分析測試，結果表明：摻1.22at.％Nd³⁺離子的Nd³⁺:BaLaLiWO₆晶體在 809nm左右波長的半峰寬為20nm，吸收躍遷截面為2.51×10^-20cm²，在809nm 處較大的半峰寬非常適合于采用AsGaAl半導體激光來進行泵浦，這樣有利于激 光晶體對泵浦光的吸收，提高泵浦效率。該晶體在850nm-1500nm處有三個發射 帶，其中在1074nm處有最強的熒光發射峰，其發射截面為4.04×10^-20cm²，半峰 寬為28nm，熒光壽命為120μs。熒光壽命長的晶體能在上能級積累更多的粒子， 增加了儲能，有利于器件輸出功率和輸出能量的提高。因此，Nd³⁺:BaLaLiWO₆晶體能得到較大的輸出，是一種高轉換效率、低成本、高光學質量和有實際應 用前景及使用價值的激光晶體。

對生長出的Nd³⁺:BaLaLiWO₆晶體，采用維氏硬度計測量了其硬度，其硬 度值為545VDH。

其發明的Nd³⁺:BaLaLiWO₆晶體可用提拉法非常容易地生長出質量優良的 晶體，生長工藝穩定，晶體硬度適中，便于加工，具有良好的導熱性能，有優 良的光學特性，容易用閃光燈和LD泵浦獲得波長為1.06μm左右的激光輸出， 該晶體可作為一種較好的激光晶體，并得到實際應用。

具體實施方式

實施例：提拉法生長摻雜濃度為1.22at.％Nd³⁺的Nd³⁺:BaLaLiWO₆激光晶體。

將按配比準確稱量好的BaCO₃、Li₂CO₃、La₂O₃、WO₃和Nd₂O₃混合研磨均 勻，壓片后，放入Φ80×80mm³的剛玉坩鍋中，在馬弗爐中于1100℃固相反應 24小時，再升溫至1300℃反應48小時，重復兩次。將合成好的以上樣品裝入Φ40 ×35mm³的銥金坩鍋中，放入提拉爐中，采用提拉法，在N₂氣氛中，生長溫度 為1410℃，晶體轉速為20轉/分鐘，拉速為2毫米/小時的情況下，生長出了尺 寸為φ20×19mm³的Nd³⁺:BaLaLiWO₆晶體。經等離子元素分析表明晶體中Nd³⁺離子含量為1.22at.％。