技術領域

本發明涉及激光晶體領域，尤其是涉及可以應用于固體激光器的系列硼酸鹽晶體、其生長方法以及用途。

背景技術

薄片式半導體泵浦固體激光器被認為是近期來激光技術最著名的進展之一，其性能遠遠超過采用傳統棒狀晶體設計的固體激光器。它是利用激光二極管抽運，激光介質構型采用薄片，泵浦區尺寸遠大于薄片厚度，這樣可以使抽運光為近平頂分布，熱流就可以認為是沿薄片厚度方向的一維分布，而在抽運區內沿徑向的溫度分布是均勻的。因此薄片激光器大大降低了介質的熱透鏡效應和熱致應力雙折射，可以定標放大到很高的平均功率。在工業、科研，軍事和民用等領域顯示出越來越巨大的應用前景。許多激光工作物質如，Nd:YVO₄，Yb:YAG等被應用于薄片式半導體泵浦固體激光器的研究。研究表明，降低激光晶體的厚度有利于促進器件的小型化，提高緊湊程度，節省晶體材料以及利于散熱。而要想進一步降低薄片激光介質的厚度，同時要保證較高的功率和效率，就要提高激光介質里面激活離子的濃度。以Er³⁺離子為工作物質的激光器在光通訊，醫療，測距等領域有重要應用。中國科學院物理研究所晶體生長組在2004年報道了一系列同構的粉末相的硼酸鹽化合物，參閱文獻：Li，X.Z.；Wang，C.；Chen，X.L.；Li，H.；Jia，L.S.；Wu，L；Du?Y.X.；Xu，Y.P.Inorg.Chem.2004，43，8555。隨后對這一系列中的ErBa₃B₉O₁₈化合物進行了晶體生長和發光性質研究，發現它是一種有應用前景的激光晶體，參閱專利：200710098764.9，但是要進一步提高Er³⁺離子的發光效率同時與半導體激光泵浦相匹配需要引入敏化離子Yb³⁺。

發明內容

本發明的目的之一是提供一系列鉺鐿激光晶體Er_1-xYb_xBa₃B₉O₁₈(0<x<1)，該系列晶體：空間群P6₃/m，不同層的激活離子Er³⁺和敏化離子Yb³⁺被BO3基團和Ba離子隔開，間距為8.63；同層激活離子Er³⁺和敏化離子Yb³⁺之間最小距離是7.19，而在其它體系一般是4。因為能量轉移速率與離子間距離關系非常密切，因此相對較大的RE離子間距將不利于RE離子之間的能量轉移。所以，在Er_1-xYb_xBa₃B₉O₁₈中可能存在非常高濃度的RE離子濃度并且不發生濃度猝滅，同時Yb³⁺離子的引入可以提高晶體的吸收效率，而且能很好的與半導體激光器泵浦相匹配，具有很寬的吸收帶寬(50nm)，因此對激光二極管(LD)泵浦的控溫精度要求也很低。

為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

本發明提供了一系列Er_1-xYb_xBa₃B₉O₁₈(0<x<1)激光晶體，其為六方晶系，空間群為P6₃/m，晶胞參數為a＝b＝7.18～7.19；c＝16.88～16.97。

本發明提供的系列Er_1-xYb_xBa₃B₉O₁₈(0<x<1)激光晶體易于加工、不溶于水且不潮解。

其中，系列Er_1-xYb_xBa₃B₉O₁₈(0<x<1)激光晶體均為單晶，其中Er_0.1Yb_0.9Ba₃B₉O₁₈精細加工成激光晶體器件后尺寸不小于6?x?6?x?2.315mm。

本發明的另一目的是提供系列Er_1-xYb_xBa₃B₉O₁₈(0<x<1)激光晶體的制備方法。