[發(fā)明專(zhuān)利]摻鉺鎢酸鋰鋇釓激光晶體及其制備方法和用途

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910112070.5
• 申請(qǐng)日: 2009-06-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101928988A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王國(guó)富;李浩;林州斌;張莉珍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)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(lèi)號(hào): C30B29/32
• 分類(lèi)號(hào): C30B29/32;C30B9/06
• 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(guò)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(lái)，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(lái)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(zhǎng)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(lái)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(guó)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(zhǎng)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。Er³⁺離子的能級(jí)豐富，發(fā)射波長(zhǎng)從可見(jiàn)到近紅外共有九個(gè)躍遷通道，其中1.5μm和3.0μm兩個(gè)波段的激光發(fā)射分別對(duì)應(yīng)⁴I_13/2→⁴I_15/2和⁴I_11/2→⁴I_15/2能級(jí)之間的躍遷。1.5μm激光對(duì)人眼安全，人體細(xì)胞組織對(duì)3.0μm激光強(qiáng)烈吸收，因此以Er³⁺離子為激活離子的激光晶體在通訊和醫(yī)療等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于研制一種新的激光晶體Er³⁺:Li₃Ba₂Gd₃(WO₄)₈，能夠直接使用閃光燈和LD泵浦的，具有較高轉(zhuǎn)換效率的激光晶體材料。Er³⁺:Li₃Ba₂Gd₃(WO₄)₈晶體屬于單斜晶系，具有C2/c空間群結(jié)構(gòu)。其中Er³⁺離子是作為摻雜離子，取代釓離子的晶格位置，鉺的摻雜濃度在1at.％～15at.％之間，熒光壽命(τ)為3～4ms，其熒光壽命是鉺離子濃度的函數(shù)，可根據(jù)不同的需要摻入不同濃度的鉺離子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其可輸出1.55μm左右波長(zhǎng)的激光，可作為激光晶體。

摻鉺鎢酸鋰鋇釓激光晶體及其制備方法：我們經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)找到了生長(zhǎng)Er³⁺:Li₃Ba₂Gd₃(WO₄)₈晶體的較理想的助熔劑：Li₂WO₄，以及最佳的生長(zhǎng)條件，并生長(zhǎng)出了高質(zhì)量的晶體Er³⁺:Li₃Ba₂Gd₃(WO₄)₈(見(jiàn)實(shí)施例1)。

具體的化學(xué)反應(yīng)式如下：

3Li₂CO₃+4BaCO₃+3Gd₂O₃+16WO₃＝2Li₃Ba₂Gd₃(WO₄)₈+7CO₂↑

Li₂CO₃+WO₃＝Li₂WO₄+CO₂↑

所用的原料純度及廠家如下：