[發(fā)明專利]摻鐿鋁酸鍶鑭晶體及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810271318.1
• 申請(qǐng)日: 2018-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN108456925A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘忠奔;苑華磊;戴曉軍;張衍;居佳;袁浩;蔡華強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號(hào): C30B29/22
• 分類號(hào): C30B29/22;C30B28/02;C30B15/00;H01S3/16
• 代理公司: 四川省成都市天策商標(biāo)專利事務(wù)所 51213
• 代理人: 劉興亮;吳瑞芳

本發(fā)明公開了一種摻鐿鋁酸鍶鑭晶體，分子式為SrLa_1?xYb_xAlO₄，其中x＝0.05?0.3，Yb³⁺離子的摻雜濃度為5at.％至30at.％。本發(fā)明還公開了所述摻鐿鋁酸鍶鑭晶體的制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的有益效果：SrLaAlO₄晶體具有無序的結(jié)構(gòu)，通過Yb³⁺的摻雜，使得該晶體具備激光晶體得特性，同時(shí)由于在結(jié)構(gòu)上存在無序性，使得Yb³⁺光譜得到了非均勻加寬，非常有利于超短脈沖激光的產(chǎn)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光晶體材料領(lǐng)域，具體涉及一種摻鐿鋁酸鍶鑭晶體及其制備方法，以及在固體激光器中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

在全固態(tài)激光器中，受到泵浦源、實(shí)驗(yàn)裝置等一些條件的限制，連續(xù)波的輸出已經(jīng)不能滿足人們對(duì)于激光器的需求。所以人們又研發(fā)了脈沖激光技術(shù)，實(shí)現(xiàn)脈沖激光的技術(shù)主要包括調(diào)Q和鎖模兩種，調(diào)Q可以實(shí)現(xiàn)10^-7-10^-9秒量級(jí)的脈沖，而鎖模技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)飛秒量級(jí)的超快脈沖輸出。

超短脈沖(脈寬為10^-12-10^-15s)具有極短持續(xù)時(shí)間，極高峰值功率、極寬光譜等特點(diǎn)，在工業(yè)、軍事、環(huán)境、能源、通訊等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前已成為激光研究50年發(fā)展歷程中最活躍的方向之一。我們知道在理論上激光材料的發(fā)射譜(熒光譜)的寬度是決定該材料可實(shí)現(xiàn)的激光脈沖寬度的重要條件，要獲得短脈沖的激光輸出，具有寬發(fā)射譜的激光材料具有很大的優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于摻雜離子的玻璃基質(zhì)，稀土摻雜的傳統(tǒng)晶體基質(zhì)雖然具有熱導(dǎo)率高、激光閾值高等優(yōu)點(diǎn)，但是較窄的發(fā)射譜帶寬限制了晶體在超短脈沖方面的應(yīng)用。于是在結(jié)構(gòu)上存在一定的無序結(jié)構(gòu)的晶體材料就進(jìn)入人們研究的視線。

所謂無序晶體，指具有不同化合價(jià)的陽(yáng)離子隨機(jī)分布在相同的晶格點(diǎn)上，形成多種激活離子中心，導(dǎo)致晶格場(chǎng)的無序分布，增加了熒光光譜的寬度。此外，與激光玻璃相比，無序激光晶體具有大的熱導(dǎo)率，可應(yīng)用于高功率激光器中。積極尋找更加優(yōu)秀的且易于生長(zhǎng)出大尺寸無序激光晶體料是目前發(fā)展超快激光技術(shù)的一個(gè)方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種激光晶體材料，晶體具有無序結(jié)構(gòu)，具有寬的吸收和發(fā)射譜，通過鎖模技術(shù)有利于產(chǎn)生超短的脈沖激光。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種摻鐿鋁酸鍶鑭晶體，所述的晶體的分子式為SrLa_1-xYb_xAlO₄，其中x＝0.05-0.3，Yb³⁺的摻雜濃度為5at.％至30at.％。at.％的含義為原子數(shù)百分比含量，Yb的摻雜濃度是指Yb占La的原子數(shù)百分比含量。

x＝0.05～0.15所生長(zhǎng)的晶體質(zhì)量最好，Yb³⁺的摻雜濃度一般在5at.％～15at.％。

所述的摻鐿鋁酸鍶鑭晶體屬于K₂NiF₄結(jié)構(gòu)，四方晶系，在晶體結(jié)構(gòu)中，一個(gè)Al³⁺陽(yáng)離子和六個(gè)O^2-離子組成AlO₆八面體，二價(jià)Sr²⁺陽(yáng)離子和三價(jià)La³⁺陽(yáng)離子隨機(jī)分布在AlO₆八面體層之間。

本發(fā)明還提供了所述的摻鐿鋁酸鍶鑭晶體的制備方法，所述的晶體由下述原料通過固相反應(yīng)得到多晶料后再采用拉提法制備而成：

原料：純度為99.99％的SrCO₃、純度為99.99％的La₂O₃、純度為99.99％的Al₂O₃、純度為99.99％的Yb₂O₃。