[發(fā)明專利]摻鉻鎢酸鈧鉀可調(diào)諧激光晶體

無效

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• 申請日: 2011-11-04
• 公開（公告）號: CN102560669A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王國建;王國富;林州斌;張莉珍;黃溢聲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號: C30B29/32
• 分類號: C30B29/32;C30B9/12;H01S3/16
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電子功能材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種作為可調(diào)諧固態(tài)激光器中的工作物質(zhì)的激光晶體材料。

背景技術(shù)

可調(diào)諧激光技術(shù)是激光領(lǐng)域中很重要的分支，其在一定的波長范圍內(nèi)能實現(xiàn)激光連續(xù)調(diào)諧輸出。可調(diào)諧激光技術(shù)在科學技術(shù)和國防建設(shè)上具有十分重要的意義。可調(diào)諧激光器是各種激光光譜技術(shù)研究的主要技術(shù)設(shè)備，也是光學、光電子學、醫(yī)學、生物學等研究的重要光源。在軍事上，可調(diào)諧激光器將是未來光電子對抗的重要激光光源之一，如激光雷達、激光通信、激光水下探測和通信、激光遙感、激光致盲等。作為可調(diào)諧激光器工作物質(zhì)之一的可調(diào)諧激光晶體，因為其獨特的性能和重要的應用，也逐漸成為激光技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的一個熱點。二十世紀八十年代激光二極管(LD)作為泵浦源的應用為可調(diào)諧激光晶體的發(fā)展注入了新的活力，激光二極管(LD)與傳統(tǒng)泵浦源相比，具有體積小、效率高、壽命長、光束質(zhì)量高以及穩(wěn)定性好等優(yōu)點。它的應用不僅提高了效率而且使可調(diào)諧激光器進入了全固態(tài)化階段，增加了其在應用中的競爭力。因此探索適合LD泵浦的可調(diào)諧激光晶體引起了人們重視。目前人們研究的熱點是用適合LD泵浦的可調(diào)諧晶體產(chǎn)生近紅外可調(diào)諧激光，這種激光廣泛應用于生物學顯微、超快激光、通訊、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。

人們研究最多的、已進入應用領(lǐng)域的近紅外可調(diào)諧激光晶體是Ti³⁺:Al₂O₃(摻鈦藍寶石)和Cr³⁺:Li?CaAlF₆、Cr³⁺:LiSrAlF₆，但它們也都存在一些難以避免的缺陷，使得它們的應用范圍受到限制。

Ti³⁺:Al₂O₃晶體的主要缺點是：它不能直接用半導體激光器泵浦，而且在該晶體中存在Ti³⁺-Ti⁴⁺離子對，使其在激光輸出波段內(nèi)出現(xiàn)吸收，影響了它的激光性能，而且由于其激光上能級壽命短(3.2μs)，需用短脈沖激光、Q開關(guān)激光、連續(xù)波激光或產(chǎn)生特別短脈沖的閃光燈泵浦，這就限制了它的應用。

Cr³⁺:LiCaAlF₆、Cr³⁺:LiSrAlF₆晶體盡管具有調(diào)諧范圍較寬，發(fā)射截面大，所需的泵浦閾值低等諸多優(yōu)點。但也存在著熱性能差、吸收系數(shù)小、LD泵浦的激光效率低等問題。目前國內(nèi)外都在積極尋找調(diào)諧波段更寬、能夠直接使用LD泵浦的近紅外可調(diào)諧激光晶體材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于研制一種新的近紅外可調(diào)諧激光晶體，能夠直接使用LD和閃光燈泵浦的、寬調(diào)諧的可調(diào)諧激光晶體材料。

KSc(WO₄)₂屬于三方晶系，具有空間群結(jié)構(gòu)，是一種很好的激光晶體基質(zhì)材料，鉻離子是作為摻雜離子可以很容易的取代鈧離子的晶格位置。其摻雜濃度在0.2at％～3at％之間。熒光壽命(τ)為10～30μs，其熒光壽命是鉻離子濃度的函數(shù)，可根據(jù)不同的需要摻入不同濃度的鉻離子。實驗結(jié)果表明其可調(diào)諧范圍在750～1200nm之間，可作為可調(diào)諧激光晶體。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

1、一種摻鉻鎢酸鈧鉀可調(diào)諧激光晶體，其特征在于：該晶體的分子式為Cr³⁺:KSc(WO₄)₂，屬于三方晶系，具有空間群結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為Z＝1，D_c＝4.41g/cm³，可產(chǎn)生可調(diào)諧激光。

2、如項1所述的摻鉻鎢酸鈧鉀可調(diào)諧激光晶體，其特征在于：鉻離子是作為摻雜離子，取代鈧離子的晶格位置，其摻雜濃度在0.2at％～3at％之間。

3、如項1所述的摻鉻鎢酸鈧鉀可調(diào)諧激光晶體，其特征在于：作為摻雜離子的鉻離子其價態(tài)為+3價。

4、一種項1所述的摻鉻鎢酸鈧鉀可調(diào)諧激光晶體的制備方法，其特征在于：該晶體采用熔鹽頂部籽晶法生長，所用助熔劑為K₂W₂O₇，濃度控制在10at～40at％之間，生長溫度在650～800℃之間，降溫速率為1～5℃/天，晶體轉(zhuǎn)速為5～30rpm。

5、一種如項1所述的摻鉻鎢酸鈧鉀可調(diào)諧激光晶體的用途，其特征在于：該晶體用于可調(diào)諧固體激光器中作為工作物質(zhì)，可獲得寬調(diào)諧的激光輸出，其可調(diào)諧范圍在750～1200nm之間。