[發(fā)明專利]一種共摻敏化離子的鉺離子激活的釓鎵石榴石新型激光晶體

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710009444.1
• 申請(qǐng)日: 2007-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101378174A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 涂朝陽(yáng);王燕;游振宇;李堅(jiān)富;朱昭捷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): H01S3/16
• 分類號(hào): H01S3/16;C30B29/22;C30B15/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光晶體材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

2.6～3.0μm波段的激光在大氣遙感、紅外激光雷達(dá)、激光醫(yī)療和國(guó)防安全等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，特別是3.0um～5.0μm波段的中紅外激光，是目前最缺乏和最急需的光源波段之一，它在國(guó)防和民用上都有著廣泛的應(yīng)用，在國(guó)防安全和環(huán)保上，由于該波段或是位于大氣的傳輸窗口，是光電對(duì)抗和反導(dǎo)中必須依靠和應(yīng)用的干擾源；因?yàn)槭翘幱凇胺肿又讣y”區(qū)的緣故，還可以用來(lái)遠(yuǎn)距離探測(cè)化學(xué)物質(zhì)，在反化學(xué)戰(zhàn)和環(huán)境保護(hù)中起到關(guān)鍵性的作用。

Er³⁺離子激活的激光晶體均可產(chǎn)生2.6～3.0μm波段的激光光源。目前，已有報(bào)道采用氙燈泵浦Er:Y₃Al₅O₁₂(YAG)激光晶體可以在2.940um波段產(chǎn)生3.8W(10Hz，380mJ)的激光輸出，在市場(chǎng)上已經(jīng)商業(yè)化。在1994年德國(guó)Bradley.J報(bào)道了采用～970nm波段的LD激光泵浦Er³⁺:YAG、Er³⁺:Gd₃Ga₅O₁₂和Er:Y₃Sc₂Ga₃O₁₂(YSGG)激光晶體，分別在2.937um、2.821um和2.797um波段實(shí)現(xiàn)了143mW、155mW和190mW的激光輸出，斜率效率分別為27％、26％和31％。Gd₃Ga₅O₁₂中Er³⁺激光上能級(jí)⁴I_11/2的壽命和下能級(jí)⁴I_13/2的壽命與YSGG的相近，但是Gd₃Ga₅O₁₂中Er³⁺激光上能級(jí)⁴I_11/2的壽命(0.96ms)要比YAG中Er³⁺激光上能級(jí)⁴I_11/2的壽命(0.12ms)長(zhǎng)得多，下能級(jí)⁴I_13/2的壽命(3.4ms)也比YAG中Er³⁺激光下能級(jí)⁴I_13/2的壽命(7.25ms)短，因此，相對(duì)于YAG，Gd₃Ga₅O₁₂(GGG)晶體更適合于作為2.6～3.0μm波段的激光基質(zhì)材料。

共摻Cr³⁺敏化離子不僅可以提高泵浦效率，還可以擴(kuò)展晶體的可調(diào)諧激光波段，同時(shí)共摻Ho³⁺敏化離子，可以減小Er³⁺激光下能級(jí)⁴I_13/2的壽命，抑制Er³⁺離子產(chǎn)生1.54um激光的⁴I_13/2→⁴I_15/2躍遷，從而有利于2.6～3.0μm波段激光的輸出，大大地提高了量子效率。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有報(bào)道⁽¹⁾Cr，Yb，Ho：YSGG激光晶體在2.84～3.05μm波長(zhǎng)之間實(shí)現(xiàn)了連續(xù)可調(diào)的激光輸出，德國(guó)專家A.Hogele也報(bào)道了Cr:Er:YSGG的激光實(shí)驗(yàn)，采用氙燈泵浦晶體，在2.70um波段獲得了0.6J的激光輸出，斜率效率為0.36％。但是，目前對(duì)于波長(zhǎng)2.6～2.8μm波段和3.0um波段的研究報(bào)道較少，特別是～2.7μm和3.0um波段的激光光源。

釓鎵石榴石Gd₃Ga₅O₁₂(GGG)是一種優(yōu)秀的激光基質(zhì)材料，作為激光基質(zhì)材料，它具有以下許多優(yōu)點(diǎn)：

1.高的熱導(dǎo)率：8Wm^-1K^-1；

2.低的熱光效應(yīng)：

3.具有較低的聲子能量；

4.可以采用熔體提拉法生長(zhǎng)大尺寸的晶體；

5.具有良好的物化性能，不溶于強(qiáng)酸強(qiáng)堿，硬度高，激光損傷閾值高；

6.對(duì)于稀土摻雜離子，在相應(yīng)的泵浦波長(zhǎng)處具有較大的吸收截面，并具有較大的發(fā)射截面；

7.具有高的熱容，因此可以應(yīng)用于高功率熱容激光器；