[發明專利]Yb摻雜的鍺酸釓、鍺酸鑭及其熔體法生長方法

有效

• 申請號: 200710023307.3
• 申請日: 2007-06-06
• 公開（公告）號: CN101070616A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 張慶禮;殷紹唐;丁麗華;劉文鵬;孫敦陸;谷長江
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: C30B29/32
• 分類號: C30B29/32
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及激光材料和晶體生長領域，具體是摻Yb的鍺酸鑭、摻Yb鍺酸釓晶體及其熔體法晶體生長方法。

技術背景

超短脈沖和可調諧固體激光器在超快光譜學、微電子加工、生物醫療、光鐘、計量、全息、高容量和高速光通訊等眾多領域具有廣泛的應用前景。近年來，隨著GaAs激光二極管(LD)在900～1100nm波段性能的提高，人們對于二極管泵浦的具有高效率、大能量激光體系中的Yb摻雜激光晶體越來越有興趣。這是因為Yb離子是比較理想的適合于二極管泵浦的激光激活離子，它具有最簡單的能級結構，僅有²F_7/2和²F_5/2兩個多重態，這使得它沒有激發態和可見區域的吸收，并避免了上轉換和馳豫振蕩等激光能量損耗。另外，Yb離子的寬發射帶允許超短脈沖的產生，吸收和激發波長之間的較小量子缺陷可產生低的熱負載，從而減少一系列不良后果，比如熱透鏡和熱損傷。但是Yb離子的一個缺點是在大多數激光工作物質中，激光下能級位置較低，有較多的熱布居粒子數導致激光閾值高，激光效率對熱效應非常敏感。為了降低激光工作閾值和提高激光效率，Yb離子需要一個相對較強的晶場，以提高它的基態²F_7/2的Stark能級分裂。因此，晶體結構的低對稱性和替代位置的多樣性對于摻雜Yb的基質材料是很必要的。目前研究最多的LD抽運Yb：YAG晶體，連續激光輸出也已經達到數千瓦的水平。但Yb：YAG發射寬度比較窄，激光產生在上能級的最低能級到下能級的次高能級的躍遷，閾值比較高，原因是Yb離子在YAG中的晶場較弱，致使²F_7/2的能級分裂較小，激光發射的下能級位置較低。所以尋找Yb離子的發射帶寬、²F_7/2能級分裂大的激光材料是有意義的工作。本發明的基質晶體可使Yb³⁺的發射帶增寬，²F_7/2的能級分裂增大。

發明內容

本發明的目的是提供兩種Yb摻雜的鍺酸鹽及其熔體法生長方法，制備Yb_2xRE_2(1-x)GeO₅，其中：RE代表稀土離子La、Gd，x的取值范圍為0.0001～1。Yb_2xGd_2(1-x)GeO₅單晶可用作LD泵浦的超短脈沖激光器、可調諧激光器中的工作物質。

本發明的技術方案如下：

兩種Yb摻雜的鍺酸鹽晶體，其特征在于：化合物的分子式表示為Yb_2xRE_2(1-x)GeO₅，其中：RE代表稀土離子La、Gd，x的取值范圍為0.0001～1。

所述的兩種Yb摻雜的鍺酸鹽晶體的熔體法生長方法，其特征在于：

(1)Yb_2xRE_2(1-x)GeO₅晶體生長原料的配料：

A、當RE＝La時，采用Yb₂O₃、La₂O₃、GeO₂作為原料，按如下化合式進

行配料，并充分混合均勻：

B、當RE＝Gd時，采用Yb₂O₃、Gd₂O₃、GeO₂作為原料，按如下化合式進行配料，并充分混合均勻：

C、以上配方系化學劑量比配方，由于生成物均是同成分熔融化合物，因此，以上兩種晶體還可以按照同成分配比進行生長，即其配比成分不一定是化學劑量比。

D、這兩種晶體的原料也可以通過以Yb₂O₃、La₂O₃、GeO₂、Gd₂O₃為原料，采用液相的共沉淀法、溶膠凝膠法制備，此種方法可以使原料在分子水平上混合，有利于在較低的溫度下生成多晶原料。