[發明專利]一種2.7-3微米波段中紅外鐿鉺鏑三摻氟化鉛激光晶體及其制備方法

有效

• 申請號: 201810832133.3
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109023523B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 張沛雄;汪瑞;陳振強;朱思祁;尹浩;李真
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: C30B29/12
• 分類號: C30B29/12;C30B11/00;H01S3/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

本發明公開了一種2.7?3微米波段中紅外鐿鉺鏑三摻氟化鉛激光晶體及其制備方法，其中，Er³⁺離子作為激活離子，Dy³⁺離子具有雙重作用：(1)Dy³⁺離子作為Er³⁺離子的能級耦合離子，降低Er³⁺離子⁴I_13/2的能級壽命；(2)Dy³⁺離子的⁶H_11/2能級與Er³⁺離子⁴I_13/2能級存在較小的能帶間隙，因此實現從Er³⁺離子⁴I_13/2能級傳遞到Dy³⁺離子⁶H_11/2能級的能量傳遞，有利于Dy³⁺離子⁶H_13/2→⁶H_15/2能級躍遷，從而發出2.9微米波段的熒光。同時引入Yb³⁺離子解決Er³⁺離子和Dy³⁺離子在970nm處較低吸收效率的問題，提高晶體的吸收效率。

技術領域

本發明涉及中紅外激光材料技術領域，具體涉及一種2.7-3微米波段中紅外鐿鉺鏑三摻氟化鉛(PbF2)激光晶體及其制備方法。

背景技術

中紅外激光器在大氣監測、醫學手術和科學研究等方面有著廣泛的應用，還可應用于高質量的泵浦源中，用于長波長脈沖激光器和光學參量振蕩器。在眾多發光離子中，Er³⁺離子和Dy³⁺離子是實現2.7-3微米超寬波段激光輸出的有效離子。Er³⁺離子的⁴I_11/2→⁴I_13/2能級躍遷和Dy³⁺離子的⁶H_13/2→⁶H_15/2能級躍遷可以產生2.7-3μm波段的熒光，但是Er³⁺離子上能級⁴I_11/2的熒光壽命遠低于下能級⁴I_13/2的熒光壽命，難以形成粒子數反轉，需要引入退激活離子降低其下能級壽命；而Dy³⁺的⁶H_13/2→⁶H_15/2能級躍遷實現3微米條件比較苛刻，需要低溫條件或引入其它離子敏化等手段來實現。研究發現，引入Dy³⁺離子可以作為激活離子Er³⁺離子的能級耦合離子，降低Er³⁺離子的⁴I_13/2的能級壽命；另一方面，由于Er³⁺離子的⁴I_13/2能級與Dy³⁺離子的⁶H_11/2能級之間的能帶間隙較小，因此可實現從Er³⁺離子⁴I_13/2能級到Dy³⁺離子⁶H_11/2能級的能量傳遞，利于Dy³⁺離子⁶H_13/2→⁶H_15/2能級躍遷，從而實現2.9微米波段的中紅外發光，同時有利于晶體的中紅外發光的光譜展寬，實現2.7-3微米寬帶熒光輸出。但是，目前尚沒有高效的直接用于泵浦Er³⁺離子和Dy³⁺離子的LD光源，幸運的是，Yb³⁺離子的吸收帶與一些成熟商用LD(如InGaAs或AlGaAs激光二極管)的發射波長相匹配，因此可以將Yb³⁺離子作為Er³⁺離子和Dy³⁺離子的敏化離子，提高晶體的泵浦吸收效率。