[發(fā)明專利]一種鐿鈥鏑三摻氟化鉛中紅外激光晶體及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811264833.3
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109252219B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張沛雄;王宇皓;陳振強;朱思祁;尹浩;李真
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號: C30B29/12
• 分類號: C30B29/12;C30B11/00;H01S3/16
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

本發(fā)明公開了一種鐿鈥鏑三摻氟化鉛新型中紅外激光晶體及其制備方法，其中，鈥離子作為激活離子，實現(xiàn)2.7～3.1微米的熒光輸出，對應(yīng)發(fā)光的能級躍遷為鈥:⁵I₆→⁵I₇，鐿離子作為敏化離子，解決鈥離子在商用大功率LD泵浦處吸收效率較低的問題，鏑離子具有雙重作用，一方面，鏑離子使得鈥離子的下能級(⁵I₇)壽命降低，同時鈥離子的上能級(⁵I₆)能級壽命沒有明顯變化，有利于實現(xiàn)鈥:⁵I₆→⁵I₇粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和鈥離子的中紅外激光輸出；另一方面，通過鈥:⁵I₇→鏑:⁶H_13/2的能量傳遞，增加鏑離子上能級(⁶H_13/2)的粒子數(shù)，實現(xiàn)鏑:⁶H_13/2→⁶H_15/2粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和鏑離子的中紅外激光輸出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光晶體增益材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鐿鈥鏑三摻氟化鉛新型中紅外激光晶體及其制備方法。

背景技術(shù)

中紅外2.7～3.1微米波段處在水分子、有害氣體分子的吸收峰，能夠廣泛的應(yīng)用在醫(yī)療工程、大氣污染監(jiān)測、激光雷達、科研工作等領(lǐng)域，同時可以通過光學(xué)參量振蕩的技術(shù)手段實現(xiàn)更長波段的激光輸出，具有廣闊的應(yīng)用前景。在現(xiàn)階段的研究工作中，實現(xiàn)2.7～3.1微米的主要摻雜離子集中在Er³⁺和Ho³⁺之間，例如摻Er³⁺的YAP、YAG、LiYF₄激光晶體等，然而摻Er³⁺的激光晶體在基質(zhì)中往往需要高濃度摻雜，這會導(dǎo)致很難獲得光學(xué)質(zhì)量較高的激光晶體。通過比較，摻Ho³⁺的激光晶體能夠獲得光學(xué)質(zhì)量更高的激光晶體，能夠更有效的實現(xiàn)2.7～3.1微米激光輸出。然而，目前Ho³⁺還存在兩個丞待解決的問題，一是Ho³⁺不能較好的匹配目前發(fā)展成熟的半導(dǎo)體激光泵浦，二是Ho³⁺的上能級壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于下能級的壽命，形成了自終止效應(yīng)。由于Yb³⁺與商用的LD泵浦(InGaAs)發(fā)射波長能實現(xiàn)較好的耦合，且Yb³⁺離子的²F_5/2能級與Ho³⁺離子的⁵I₆能級之間的能帶間隙較小，存在從Yb³⁺離子²F_5/2能級到Ho³⁺離子⁵I₆能級的能量傳遞，從而實現(xiàn)一個敏化過程，從而達到提高Ho³⁺泵浦吸收效率的效果。另一方面，Dy³⁺離子的摻入使得Ho³⁺離子的下能級(⁵I₇)壽命大大降低，同時Ho³⁺離子的上能級 (⁵I₆)能級壽命沒有明顯變化，有利于實現(xiàn)Ho³⁺:⁵I₆→⁵I₇粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，更易實現(xiàn)Ho³⁺離子的中紅外激光輸出；與此同時，在降低Ho³⁺離子下能級(⁵I₇) 壽命的時候，通過Ho³⁺:⁵I₇→Dy³⁺:⁶H_13/2的能量傳遞，可以大大增加Dy³⁺離子上能級(⁶H_13/2)的粒子數(shù)，有利于實現(xiàn)Dy³⁺:⁶H_13/2→⁶H_15/2粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)Dy³⁺離子的中紅外激光輸出。最終，在解決Ho³⁺離子目前存在的兩個問題的同時，增加了一個Dy³⁺離子的發(fā)光中心，實現(xiàn)了2.7～3.1微米中紅外寬帶可調(diào)諧全固態(tài)激光輸出。