[發明專利]一種晶體生長裝置和一種Er;Yb雙摻LuAG晶體及其制備方法

在審

• 申請號: 201810797964.1
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN108893780A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 王彪;權紀亮;朱允中;馬德才;楊名鳴;龍思衛;楊鑫
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C30B29/28
• 分類號: C30B29/28;C30B15/00;C30B15/28
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明提供了一種晶體生長裝置和一種Er,Yb雙摻LuAG晶體及其制備方法，涉及光電子材料技術領域。本發明提供的晶體生長裝置包括下保溫系、上保溫系統和提拉控制系統，本發明提供的晶體生長裝置適合高溫晶體的生長，可以有效避免高溫晶體生長的溫場穩定性差和晶體生長過程中容易產生開裂的問題。使用本發明的裝置進行晶體生長，整個生長過程可實現全自動化控制；使用該裝置制備的Er,Yb雙摻LuAG晶體熱導率高，光學性能良好，適用于高功率激光器的工作物質。

技術領域

本發明涉及光電子材料的技術領域，特別涉及一種晶體生長裝置和一種Er,Yb雙摻LuAG晶體及其制備方法。

背景技術

由于1.5～1.67μm波段的激光處于人眼安全波段，在通信，遙感，光譜學，材料處理，激光雷達，波長轉換等領域中引起了人們廣泛的關注。近幾年來，隨著激光在遙感、相干雷達、光學探測和空間光通信等領域中對人眼安全激光帶的需求越來越大，對傳輸距離大、功率大、脈沖能量高、光束質量好的激光器的需求越來越大。在眾多激活離子中，Er³⁺由于其⁴I_13/2-⁴I_15/2躍遷產生1.5～1.67μm波段激光，是目前最具有應用價值和潛力的近紅外激光激活離子。

由于Er³⁺離子本身的能級結構特征以及對泵浦光的吸收系數較小的特點，導致Er摻雜系列材料的激光輸出效率特別低。為了提高Er³⁺離子在的1.5～1.67μm波段激光效率，通常采取對Er³⁺離子進行敏化的方法，Yb³⁺離子由于具有能級結構簡單、不存在激發態吸收和上轉換、光轉換效率高、熒光壽命較長、容易實現LD泵浦的優點，成為敏化離子的最佳選擇。目前在1.5～1.67μm波段已獲得連續激光輸出的材料主要有：Er,Yb:磷酸鹽玻璃；Er,Yb:YAG；Er,Yb:YSO；Er,Yb:CAS等。

但是，上述材料都存在著熱導率低的缺點，在高功率激光器上的應用受到了限制，且目前常用的晶體生長裝置生長高溫晶體(1800～2100℃)時容易變形造成溫場不穩定，導致生長的晶體容易出現缺陷。

發明內容

有鑒于此，本發明目的在于提供一種晶體生長裝置和一種Er,Yb雙摻LuAG晶體及其制備方法。本發明提供的晶體生長裝置保溫性好、穩定性好，適合高熔點晶體的生長，利用該裝置制備的Er,Yb雙摻LuAG晶體光學性能良好，外觀良好，熱導率高。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

一種晶體生長裝置，包括下保溫系統、上保溫系統和提拉控制系統；所述下保溫系統包括陶瓷底盤(1)、位于所述陶瓷底盤上的第一氧化鋯盤(2)、位于第一氧化鋯盤上的氧化鋯保溫筒(3)和位于氧化鋯保溫筒內部的第二氧化鋯盤(4)；所述第二氧化鋯盤的下表面和第一氧化鋯盤的上表面接觸；所述陶瓷底盤(1)、第一氧化鋯盤(2)的直徑和氧化鋯保溫筒(3)的外徑尺寸一致；所述第二氧化鋯盤(4)的直徑和氧化鋯保溫筒(3)的內徑尺寸一致；

所述上保溫系統包括底部和氧化鋯保溫筒筒壁接觸的陶瓷保溫筒(5)、位于陶瓷保溫筒內層的氧化鋯后熱器(6)和位于陶瓷保溫筒頂部的氧化鋯散熱環(7)；所述氧化鋯后熱器內部形成圓臺形保溫腔；所述陶瓷保溫筒(5)的外徑大于氧化鋯保溫筒的(3)外徑；

所述提拉控制系統包括放置在所述第二氧化鋯盤(4)上的坩堝(8)、垂直于坩堝的提拉桿(9)、與提拉桿相連的稱重裝置(10)、與稱重裝置相連的傳感器(11)以及與傳感器相連的控制器(12)；所述提拉控制系統還包括纏繞在所述氧化鋯保溫筒外側的感應線圈(13)；所述感應線圈的感應強度通過控制器控制。

優選的，所述氧化鋯后熱器的高度為150～200mm；所述氧化鋯后熱器底部的壁厚為8～15mm，頂部壁厚為15～35mm；