[發(fā)明專利]雙摻鐿鈉離子鉬酸鍶激光晶體及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710009975.0
• 申請(qǐng)日: 2007-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN101457398A
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王國富;莊任重;林州斌;張莉珍
• 申請(qǐng)（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(hào): C30B29/32
• 分類號(hào): C30B29/32;C30B15/00;H01S3/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于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(jí)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(shí)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(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(jìn)行泵浦的缺點(diǎn)，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(jī)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。Yb³⁺為能級(jí) 結(jié)構(gòu)最簡單的激活離子，僅有一個(gè)基態(tài)²F_7/2和一個(gè)激發(fā)態(tài)²F_5/2，兩者的能量間 隔約為10000cm^-1，在晶場作用下，能級(jí)產(chǎn)生斯塔克分裂，形成準(zhǔn)三能級(jí)的激光 運(yùn)行機(jī)制。Yb³⁺吸收帶在900-1100nm波長范圍，能與lnGaAs?LD泵浦源有效 耦合，且吸收線寬(FWHM)寬，無需嚴(yán)格的溫度控制即可獲得匹配的LD泵浦源 的泵浦波長。Yb³⁺的量子缺陷低，泵浦波長與激光輸出波長非常接近，因此其本 征量子效率高，理論上可達(dá)90％，高的量子效率也使材料中的熱負(fù)荷較低，僅 為摻Nd³⁺同種激光材料的三分之一左右。另外，Yb³⁺還有不存在激發(fā)態(tài)吸收、 上轉(zhuǎn)換和交叉弛豫、熒光壽命長等特點(diǎn)。Yb³⁺做為摻雜離子的這些特點(diǎn)使LD泵 浦的Yb³⁺激光器在某些應(yīng)用上明顯優(yōu)于Nd³⁺激光器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于研制一種適合使用LD泵浦的，新的激光晶體 Na⁺/Yb³⁺:SrMoO₄。該晶體屬于四方晶系，具有I_4(1)/a空間群結(jié)構(gòu)。其中Yb³⁺是作 為激光激活離子，取代Ca²⁺的晶格位置，Na⁺作為價(jià)態(tài)補(bǔ)償離子，取代Ca²⁺的晶 格位置，保持結(jié)構(gòu)的電中性。我們經(jīng)過實(shí)驗(yàn)找到了以提拉法生長 Na⁺/Yb³⁺:SrMoO₄晶體的較理想的生長條件，并生長出了高質(zhì)量、較大尺寸的 Na⁺/Yb³⁺:SrMoO₄晶體(見實(shí)施例)。

具體的化學(xué)反應(yīng)式如下：

0.5xNa₂CO₃+(1-2x)SrCO₃+0.5xYb₂O₃+MoO₃＝Na_xYb_xSr_1-2xMoO₄

+(1-1.5x)CO₂↑

所用原料為：