[實用新型]激光輻照制備稀土離子摻雜石榴石結構納米晶體的裝置

有效

• 申請號: 201220394933.X
• 申請日: 2012-08-10
• 公開（公告）號: CN202865396U
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 馮國英;李邦興;周壽桓
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C30B29/28
• 分類號: C30B29/28;C30B30/00
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 劉雙蘭

技術領域

本實用新型涉及一種制備稀土離子摻雜納米晶體制備技術，特別涉及一種激光輻照制備稀土離子摻雜石榴石結構納米晶體的裝置，屬于光學材料制備與光學加工領域。

背景技術

稀土是稀土元素的簡稱，它是自然界賦予人類的天然寶物。稀土元素對應的稀土離子以其擁有多達上千條能級、能級躍遷產生的光譜線銳利等獨特的性質，廣泛地被摻雜進各種基質材料中，用作激光工作物質的激活離子，在激光的應用中得以長足的發展。石榴石結構的晶體也具有其獨特的性質，比如釔鋁石榴石（YAG）晶體，具有高熔點、高強度、高的物理化學穩定性以及良好的可見、紅外透光性；釓鎵石榴石（GGG）晶體，具有優良的力學和化學穩定性、高的熱導率等，因而它們廣泛被用作激光介質材料中的基質材料。

摻雜稀土離子的石榴石結構晶體，比如摻雜釹離子（Nd³⁺）的GGG晶體具有寬的泵浦吸收帶和長的熒光壽命，可作為連續和脈沖激光輸出的工作物質；特別是摻雜Nd³⁺的YAG晶體更是從激光問世不久便開始被人們用作激光工作物質，直到今天它已經為固體激光服役了三十多年，但還是最常用的激光工作物質之一。隨著科學技術的迅速發展，人們生活水平的不斷提高，人們對激光的要求越來越高，除了對激光本身特性，如穩定的頻率、高的相干性、高的單色性等具有高的要求外，更是對激光的能量、波長和對人體的傷害性也提出了相應的要求。比如激光醫療中使用的激光要求激光器發出的激光是對人體傷害較小的激光；光纖通信中使用的激光要求激光器發出的激光對人體傷害較小外，同時要求在光纖中傳輸損耗也小；慣性約束核聚變（ICF）中使用的激光要求激光器發出的激光具有很高的能量。

為了實現激光所述性能及目標，解決辦法是需要在特定的材料中摻雜進特定的激活離子來實現，比如在光纖通信中使用的波長為1.55μm的激光，是以摻雜鉺離子（Er³⁺）的YAG晶體作為激光工作物質的激光器發出的激光。摻雜稀土離子的石榴石結構晶體擁有眾多優異的性質，但這些性質都是當摻雜稀土離子的石榴石結構晶體尺寸為毫米或者更大量級時產生的特性。這不得不讓人們聯想到，當摻雜稀土離子的石榴石結構晶體在尺寸小到納米量級時會有怎樣獨特的性能呢。從而研究者對摻雜稀土離子石榴石結構納米晶體的研究便熱烈地開展起來。通常制備稀土摻雜石榴石結構納米晶體的方法主要有共沉淀法、溶膠-凝膠法、甘氨酸燃燒法、微乳液方法等。但目前還沒有研究出快速制備稀土摻雜石榴石結構納米晶體的裝置，如能提供一種制備裝置，使該裝置配合事先制備好的涂于片狀材料上的粘稠凝膠在激光輻照作用下，得到分散性更好、尺度分布均勻、團聚更小的稀土離子摻雜石榴石結構納米晶體材料，這正是本實用新型的任務所在。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種通過激光輻照來制備稀土離子摻雜石榴石結構納米晶體的裝置。先制備好透明粘稠凝膠，將透明粘稠凝膠涂覆一薄層到片狀材料，將該片狀材料置于所述裝置中直接用激光輻照；獲得的稀土離子摻雜石榴石結構納米晶體，其結晶度好，制備時間短，分散性好，尺寸更小。本實用新型提供的裝置，其結構簡單、調節方便、操作性強。

本實用新型的指導思想是以溶膠-凝膠法先制備好凝膠，然后通過本裝置使激光束直接作用于凝膠上，從而通過激光小范圍的高能作用產生分散性好、結晶度好的摻雜稀土離子石榴石結構納米晶。也就是運用激光具有瞬時高能的特性，設計一結構簡單、使用調節非常方便、操作性強的制備裝置來獲得摻雜稀土離子石榴石結構納米晶材料。

為實現本實用新型的上述目的，本實用新型采用以下技術措施構成的技術方案來實現的。

本實用新型激光輻照制備稀土離子摻雜石榴石結構納米晶體的裝置，其特征在于包括激光器發出的入射激光束、聚焦透鏡、匯聚激光束、凝膠涂層片狀材料、固定支架、三角支撐架、三維平移調節臺及調節旋鈕；所述入射激光束經聚焦透鏡后變為匯聚激光束，凝膠涂層片狀材料由固定支架支撐并固定在三角支撐架支撐的三維平移調節臺上，通過旋轉三維平移調節臺上的調節旋鈕，來達到調節激光束輻照在凝膠涂層片狀材料上的位置。

上述技術方案中，所述三維平移調節臺由x方向一維調節平臺及x方向一維調節旋鈕、y方向一維調節平臺及y方向一維調節旋鈕、z方向一維調節平臺及z方向一維調節旋鈕和三角支撐架組成。

上述技術方案中，所述激光器發出的入射激光束為一個激光器發出的一束入射激光束。