[發明專利]一種Dy3+/Nd3+雙摻的LaF3中紅外可調諧激光晶體的應用

在審

• 申請號: 201811619443.3
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109576788A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 涂朝陽;胡明遠;朱昭捷;王燕;游振雨;李堅富
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C30B29/12
• 分類號: C30B29/12;C30B11/00;H01S3/16
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 校麗麗

本發明公開了一種Dy³⁺和Nd³⁺雙摻雜的LaF₃晶體在輸出中紅外可調諧激光的激光晶體材料中的應用。在LaF₃晶體中同時摻雜Dy³⁺和Nd³⁺兩種稀土離子，得到的晶體的化學式是La_1?α?βDy_αNd_βF₃(α＝0.02，0.01≤β≤0.05)。在790nm激發下，雙摻La_1?α?βDy_αNd_βF₃晶體可以輸出峰值波長3975nm和半高寬180nm的中紅外可調諧激光。

技術領域

本申請涉及一種中紅外激光晶體的應用，屬于激光晶體器件領域。

背景技術

大氣中水分子和各種氣體對2.5-5μm波段中紅外光源有著特征振動吸收，該波段被稱為“分子指紋區”。～4μm中紅外激光器在醫療領域、實時環境監測、機載紅外定向干擾源、光電對抗、分析儀器、測距、激光武器、激光雷達等方面有廣泛的應用。～4μm激光還可以作為4～14μm中遠紅外波段光學產量振蕩器的泵浦源。近年來，LD泵浦的中紅外全固態激光器發展迅速，具有高穩定性、高效率、高光束質量、寬可調諧、能實現超短脈沖激光輸出等優點。這種激光器選擇稀土離子摻雜的激光晶體或玻璃作為基質。能直接發出～4μm激光的稀土離子有Dy³⁺(⁶H_11/2→⁶H_13/2)、Ho³⁺(⁵I₅→⁵I₆)、Pr³⁺(³H⁵→³H⁴)等。Dy³⁺具有特殊的能級結構，⁶F_11/2&⁶H_9/2和⁶H_11/2能級分別適合1.3μm和1.7μm LD泵浦，但市場上缺少適合的LD泵浦源；Dy³⁺還有一個峰值波長位于800nm附近的本征吸收峰(⁶H_15/2→⁶F_5/2)，但是用800nm作為泵浦波長，很難實現～4μm激光輸出。Nd³⁺離子在790nm附近有一個很強的吸收峰(⁴I_9/2→²H_9/2&⁴F_5/2)，而且Nd³⁺離子位于～0.9μm、～1.1μm和～1.3μm三個發射峰對應Dy³⁺離子⁶H_15/2→⁶H_9/2、⁶H_7/2和⁶F_7/2躍遷的三個本征吸收峰。因此，Nd³⁺可以敏化Dy³⁺，通過一系列的能量傳遞，Dy:⁶H_11/2能級得到能量積累，可以實現～4μm熒光發射。790nm LD泵浦Dy³⁺/Nd³⁺雙摻的LaF₃晶體，有望實現～4μm中紅外可調諧激光輸出。目前未見有文獻報道Nd³⁺離子敏化Dy³⁺實現～4μm熒光寬譜帶發射。

發明內容