[發(fā)明專利]一種Ce3 +離子摻雜氟化釓鋰紫外激光晶體及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410060530.5
• 申請日: 2014-02-20
• 公開（公告）號: CN103820854A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏海平;董艷明;符立;李珊珊;唐磊;汪沛淵;彭江濤;張約品
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: C30B29/12
• 分類號: C30B29/12;C30B11/00
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及特種氟化物單晶體，具體涉及一種Ce³⁺離子摻雜氟化釓鋰紫外激光晶體及其制備方法。

背景技術(shù)

可調(diào)諧短波長的紫外激光在激光醫(yī)學(xué)、材料加工、激光光譜學(xué)、激光化學(xué)等方面具有重大的應(yīng)用。目前應(yīng)用的短波長可調(diào)諧染料激光器，由于染料在紫外光作用下易發(fā)生光分解，因此受到一定的限制；而色心與終端聲子激光器難于在紫外波段實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸出。

在所有的稀土發(fā)光離子中，由于Ce³⁺離子的⁴f-⁵d能級躍遷，能發(fā)射出波長最短的紫外光。自1980年以來，已報(bào)道一些基于Ce³⁺離子摻雜的各種固體激光材料，但這些材料有些由于其激發(fā)態(tài)吸收(ESA)而猝滅了紫外的發(fā)射，有些必須用準(zhǔn)分子激光作為泵浦源，因而實(shí)用性受到限制。

LiYF₄晶體是一種優(yōu)良的可調(diào)諧激光基質(zhì)材料，該晶體具有負(fù)折射率溫度系數(shù)，熱透鏡效應(yīng)低，以及良好的熱穩(wěn)定性。Ehrlich證實(shí)了Ce³⁺摻雜LiYF₄晶體是一種近紫外可調(diào)諧激光材料(D.J.Ehrlich，P.F.Moulton，Ultraviolet?solid-state?Ce:YLF?laser?at?325nm，Opt.Lett.，1979，4(6)：184-186)。Ce³⁺:LiYF₄晶體的發(fā)光范圍在305-335nm。

但是，在生長Ce³⁺:LiYF₄晶體時存在以下關(guān)鍵技術(shù)問題：1)Ce³⁺摻雜是通過替代Y³⁺進(jìn)入LiYF₄晶格，Ce³⁺(1.034)與Y³⁺(0.893)的；離子半徑很不相匹配，生長所獲得的晶體應(yīng)力大，晶體容易發(fā)生開裂，由于Ce³⁺在LiYF₄晶體中的分凝系數(shù)小，分布極其不均勻，影響晶體的利用率與質(zhì)量；2)LiYF₄等氟化物晶體在高溫生長過程中會揮發(fā)產(chǎn)生具有很強(qiáng)腐蝕性的氟化物氣體，它將對設(shè)備造成損耗，嚴(yán)重的可能對人體造成危害，特別是由于氣體的揮發(fā)，造成原配方組分的缺少，影響晶體的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是提供一種，Ce³⁺離子在晶體中分布均勻，獲得的晶體具有優(yōu)秀的機(jī)械性能、熱學(xué)性能、物化性能、光學(xué)透過性能與抗光輻照性能、較強(qiáng)的300～350nm紫外發(fā)射強(qiáng)度以及晶體生長溫度較低，在晶體生長過程中氟化物原料揮發(fā)少的Ce³⁺摻雜LiGdF₄紫外激光晶體。

本發(fā)明還提供了該Ce³⁺摻雜氟化釓鋰單晶體的坩鍋下降法制備方法，該制備方法工藝簡單，便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種銪離子摻雜氟化釓鈉光學(xué)晶體，單晶體的化學(xué)式為LiGd_(1-α)Ce_αF₄。其中0.002≤α≤0.020。

Ce³⁺摻雜LiGdF₄單晶體，在～296nm光激發(fā)下，產(chǎn)生300～345nm波段的紫外熒光發(fā)射，在熒光發(fā)射帶中325nm波段的熒光最強(qiáng)。

該Ce³⁺摻雜LiGdF₄單晶體的制備方法，其步驟如下：

1、生長原料的制備與高溫氟化處理

將純度大于99.99％的LiF、GdF₃與CeF₃按摩爾百分比58.0～65.0∶28.5～41.35∶0.65～6.5混合，置于碾磨器中，碾磨混合5～6h，得到均勻粉末的混合料；

將上述混合料置于鉑金坩鍋中，鉑金坩鍋安裝于管式電阻爐的鉑金管道中，然后用N₂氣排除鉑金管道中的空氣，在溫度700～730℃，通HF氣下，反應(yīng)處理1～5小時，反應(yīng)處理結(jié)束，關(guān)閉HF氣體與管式電阻爐，用N₂氣清洗管道中殘留的HF氣體，得到多晶粉料。

2、晶體生長