[發(fā)明專利]一種摻鐿硼酸氧鈣釔鑭激光晶體及其制備方法和用途

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610135385.8
• 申請日: 2006-12-27
• 公開（公告）號: CN101212123A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王國富;韋波;林州斌;張莉珍;胡祖樹
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16;H01S3/06;G02B1/02;C30B29/00;C30B29/10;C30B29/22;C30B15/00
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技術(shù)領(lǐng)域

摻鐿硼酸氧鈣釔鑭激光晶體及其制備方法和用途，它涉及光電子功能材料技術(shù)領(lǐng)域中的人工晶體和晶體生長領(lǐng)域，尤其是涉及一種作為固態(tài)激光器中的工作物質(zhì)的激光晶體材料。

背景技術(shù)

激光晶體是固體激光器的工作物質(zhì)，它是指以晶體為基質(zhì)，通過分立的發(fā)光中心吸收泵浦光能量并將其轉(zhuǎn)化為激光輸出的發(fā)光材料。固體激光工作物質(zhì)由基質(zhì)材料和激活離子組成，其各種物理和化學(xué)性質(zhì)主要由基質(zhì)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(jié)構(gòu)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(fā)現(xiàn)了數(shù)百種激光晶體，但因各種原因，能真正得到實際應(yīng)用的激光晶體只有十來種。

目前，應(yīng)用最廣泛的激光晶體是摻鐿離子的釔鋁石榴石(YAG)晶體，其具有較好的各種物理和化學(xué)性能，且易于生長出高光學(xué)質(zhì)量、大尺寸的優(yōu)質(zhì)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(fā)展方向。

目前國內(nèi)外都在積極尋找各種物理、化學(xué)性能和機械性能優(yōu)異，且易于生長出高光學(xué)質(zhì)量、大尺寸并適合于LD泵浦的優(yōu)質(zhì)激光晶體材料。鐿離子是能級結(jié)構(gòu)最簡單的離子，其吸收帶寬且與InGaAs?LD泵浦源有效耦合，非常適合LD泵浦。相比于釹離子，鐿離子有很多優(yōu)點，如不存在激發(fā)態(tài)吸收和上轉(zhuǎn)換，具有高的熒光壽命和光轉(zhuǎn)換效率等等。因此，近年來鐿離子成為激光晶體激活離子的熱門之選。

硼酸氧鈣釔(YCOB)晶體是上世紀90年代發(fā)展起來的一種新型非線性晶體材料。YCOB晶體可以實現(xiàn)對激光的二次倍頻和三次倍頻，其倍頻系數(shù)分別達到KDP的2.8和1.4倍。該晶體有很寬的透射波段，穩(wěn)定的物化性能和良好的機械加工性能。并且該晶體中的釔離子可以被激活離子如釹，鐿取代，成為自倍頻，或者自混頻激光晶體。研究表明釔離子可以被其他稀土離子部分取代，形成置換式固溶體，來提高晶體的物理性能和光學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于研制一種新的激光晶體Yb³⁺:Y_1-XLa_XCa₄O(BO₃)₃X＜0.5，(簡寫為Yb³⁺:YLCOB)，能夠直接使用閃光燈和LD泵浦的，具有較好激光性能和較高轉(zhuǎn)換效率的激光晶體材料。該晶體是用鑭離子替代YCOB中的部分釔離子，形成以YCOB為基的固溶體。Yb³⁺:YLCOB晶體屬于單斜晶系，具有Cm空間群結(jié)構(gòu)。其中鐿離子是作為摻雜離子，取代釔和鑭離子的晶格位置，鐿的摻雜濃度在1at％～20at％之間。

Yb³⁺:YLCOB晶體是一種同成分熔化的化合物，可以采用提拉法生長。按摩爾比Yb_yY_1-x-yLa_xCa₄O(BO₃)的比例進行稱樣、混合、壓片，然后進行固相合成。Yb₂O₃則按所需濃度加入。所用原料為：