[發明專利]一種發光增強的Tm3+摻雜氧化镥基透明陶瓷及制備方法

有效

• 申請號: 201611176592.8
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106588014B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 張亮亮;張家驊;張霞;郝振東;潘國徽;武華君
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/64
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 王丹陽

本發明涉及一種發光增強的Tm³⁺摻雜氧化镥基透明陶瓷及制備方法，屬于發光材料技術領域。解決現有Lu₂O₃:Tm³⁺透明陶瓷的激光輸出效率低，其發光強度有待提高的技術問題。一種發光增強的Tm³⁺摻雜氧化镥基透明陶瓷，其化學式為：(Lu_1?x?y?zM_xTm_yRe_z)₂O₃，其中，M為Sc、Y、La、Gd、Zr和Hf中的一種或多種，Re為Er或Yb，x、y、z為元素摩爾分數，0≤x<0.5，0.001≤y≤0.1，0<z≤0.03，0<z/y<1，0<x+y+z≤0.5。該透明陶瓷通過引入微量的Er³⁺或Yb³⁺離子，能夠有效增強Tm³⁺摻雜Lu₂O₃基透明陶瓷在～2μm處的發射，有利于提高～2μm固體激光器的光電效率和發射功率。本發明還提供了一種發光增強的Tm³⁺摻雜氧化镥基透明陶瓷的制備方法，得到的陶瓷能夠與商用激發光源的波長位置更好的匹配，實現發光的增強。

技術領域

本發明屬于發光材料技術領域，具體涉及一種發光增強的Tm³⁺摻雜氧化镥基透明陶瓷及制備方法。

背景技術

～2μm激光主要指中心輸出波長位于2μm附近的激光，主要應用在醫學臨床、激光雷達與測距、光電對抗三大領域。在醫學領域，目前～2μm激光刀已經被認可，在泌尿科、耳鼻喉科、神經外科等領域已經獲得廣泛應用，并在不斷擴展應用范圍。在激光雷達與測距領域，～2μm激光已經應用于遙感測繪、氣體探測、自由空間通訊等方面。在光電對抗領域～2μm激光已經應用于紅外熱追蹤偽裝、光參量振蕩獲得3-5μm激光等方面。

為了獲得連續輸出的～2μm激光，改善能量利用效率，Tm³⁺摻雜的Lu₂O₃材料引起了大家的關注，這主要是由于Tm³⁺在Lu₂O₃基質中的吸收位置位于796 nm，與商用的成熟泵浦光源相吻合。Tm³⁺的另一個優點就是存在(³H₄,³H₆)→³F₄能級的交叉弛豫過程，該過程可以保證Tm³⁺每吸收一個796nm的泵浦光子，就可以產生兩個激光光子。因此Lu₂O₃:Tm³⁺激光介質量子效率高，有望實現連續的高效～2μm激光輸出。

目前激光介質主要是使用稀土離子摻雜的晶體，但是由于Lu₂O₃的熔點高達 2400℃，目前只有少數實驗室能夠制備Lu₂O₃單晶，離商用化還有很大距離，因而與單晶具有相似性質的透明陶瓷引起了人們的關注。與單晶相比，透明陶瓷具有很多優勢，例如透明陶瓷通過粉體成型技術，可實現各種復雜的形狀，并且可以在遠低于熔點的溫度下燒結制得。此外透明陶瓷還具有制備工藝簡單、成本低、可以制作大尺寸等優點。目前稀土離子摻雜的透明陶瓷已經在大尺寸激光介質、閃爍體等領域得到應用，將來有望逐步取代單晶材料。但現有Lu₂O₃:Tm³⁺透明陶瓷的激光輸出效率還不是很高，其發光強度有待進一步提高。

發明內容

本發明要解決現有Lu₂O₃:Tm³⁺透明陶瓷的激光輸出效率低，其發光強度有待提高的技術問題，提供一種發光增強的Tm³⁺摻雜氧化镥基透明陶瓷及制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下：