[發明專利]一種新型的1.54μm波段稀土離子激活的釓鎵石榴石激光晶體

無效

• 申請號: 200710009441.8
• 申請日: 2007-08-30
• 公開（公告）號: CN101377015A
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: 涂朝陽;王燕;朱昭捷;游振宇;李堅富
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C30B29/28
• 分類號: C30B29/28;C30B15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及激光晶體材料領域。

背景技術

1.5μm波段激光是對人眼安全的光源，在光通訊、醫療、激光探測和測距等領域具有廣泛的應用。

摻Er³⁺離子的⁴I_13/2→⁴I_15/2躍遷可以產生～1.5μm波段的激射，但是其激光效率很低，這主要是Er³⁺離子吸收泵浦源的效率很低引起的，為此，可以共摻Yb³⁺離子來敏化Er³⁺離子，采用980nm波段的LD激光泵浦源抽運，實現Yb³⁺?²F_5/2→Er³⁺?⁴I_11/2的能量傳遞，從而提高泵浦效率。由于Er³⁺離子從泵浦能級⁴I_11/2到激光上能級⁴I_13/2的熒光分支比僅10～20％，所以一般情況下采用高聲子能量的材料作為激光基質材料，可以有利于⁴I_11/2到激光上能級⁴I_13/2的無輻射躍遷幾率，大幅度提高激光上能級⁴I_13/2的粒子布居比例，從而提高激光效率。例如，磷酸鹽玻璃的有效聲子效率非常高(～1300cm^-1)，因此Er摻雜的磷酸鹽激光玻璃在～1.54μm波段的激光效率達到最高(～35％)；然而山東大學采用980nm激光二極管泵浦Yb:Er:Ca₄YO(BO₃)₃晶體的連續激光運轉的效率只有26％；中科院福建物質結構研究所研制的Yb:Er:YAl₃(BO₃)₄準連續激光運轉的效率也只有21％。但是激光輸出效率仍然很低(<40％)，究其原因，主要是高聲子能量的基質固然可以提高Er³⁺離子從泵浦能級⁴I_11/2到激光上能級⁴I_13/2的無輻射躍遷幾率，但是同時也不可避免地增加了Er³⁺離子激光上能級⁴I_13/2到下能級⁴I_15/2的無輻射躍遷幾率，從而降低了～1.54μm波段的熒光量子效率，例如：Yb:Er:Ca₄YO(BO₃)₃的⁴I_13/2能級的輻射壽命為6ms，而熒光壽命僅為1.26ms，即熒光量子效率僅21％；而Er:YAB的量子效率僅7.0％。