[發(fā)明專利]稀土摻雜(Lua

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011154352.4
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112281213B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈志泰;張娜;陶緒堂;張健;尹雨晴;王濤
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學
• 主分類號: C30B29/22
• 分類號: C30B29/22;C30B33/02;C30B15/00;G02B1/02;H01S3/16
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 韓獻龍

1.一種激光增益基質(zhì)用稀土摻雜(Lu_aSc_bY_c)₂O₃(a+b+c＝1)單晶光纖，該光纖的化學組成為稀土摻雜(Lu_aSc_bY_c)₂O₃(a+b+c＝1)，所述稀土為Yb，Er，Nd，Ho或Pr元素；稀土摻雜(Lu_aSc_bY_c)₂O₃(a+b+c＝1)的通式為Re:(Lu_aSc_bY_c)₂O₃，其中，a為0～1，b為0～1，c為0～1，a+b+c＝1，a、b和c均不為0，Re為Yb，Er，Nd，Ho，或Pr；

所述稀土摻雜(Lu_aSc_bY_c)₂O₃(a+b+c＝1)單晶光纖是由以下摩爾百分比的組分組成：(5-15％)Er元素、(0.1-0.5％)Pr元素、(84.5-94.9％)(Lu_aSc_bY_c)₂O₃；(5-15％)Er元素、(0.1-2％)Nd元素、(83-94.9％)(Lu_aSc_bY_c)₂O₃；或，(5-10％)Yb元素、(0.5-2％)Ho元素、(0.1-1％)Pr元素、(87-94.4％)(Lu_aSc_bY_c)₂O₃；

所述光纖的橫截面為圓形；所述光纖的直徑為0.4-0.65mm；所述的光纖長度≥8cm；所述光纖的縱橫比≥200:1；

所述單晶光纖的制備方法，包括：

籽晶、源棒制備步驟；所述籽晶為稀土摻雜(Lu_aSc_bY_c)₂O₃(a+b+c＝1)陶瓷料棒或Lu₂O₃籽晶；稀土摻雜(Lu_aSc_bY_c)₂O₃(a+b+c＝1)陶瓷料棒、源棒制備步驟為：將原料Lu₂O₃、Sc₂O₃、Y₂O₃和稀土摻雜源混合均勻，壓制成圓棒，然后經(jīng)1400-1600℃下高溫燒結(jié)12-45h，得到陶瓷料棒，分別作為籽晶和源棒；所述稀土摻雜源為Yb₂O₃、Er₂O₃、Nd₂O₃、Ho₂O₃或Pr₂O₃中的一種或兩種以上的組合；所述圓棒的長度為60-80mm，圓棒直徑為1.5-2.0mm；

稀土摻雜(Lu_aSc_bY_c)₂O₃(a+b+c＝1)源棒激光熔融步驟；將源棒中心置于激光中心處進行熔融；激光器的功率為80-105W；

稀土摻雜(Lu_aSc_bY_c)₂O₃(a+b+c＝1)籽晶在稀土摻雜(Lu_aSc_bY_c)₂O₃(a+b+c＝1)熔融料中收頸、放肩、等徑生長和提脫步驟；提脫步驟后還包括高溫退火步驟；

收頸過程中激光器的功率為105-115W；放肩、等徑生長過程中激光器的功率為80-100W；收頸過程中當籽晶直徑收細至0.3-0.6mm時，進行放肩；等徑生長過程中，提拉速度為0.1-0.4mm/min；等徑生長過程中稀土摻雜(Lu_aSc_bY_c)₂O₃(a+b+c＝1)源棒同時進行給料，給料速度為0.02-0.03mm/min；籽晶等徑生長至所需尺寸時，升高激光器功率至85-105W，將晶體提脫；晶體提脫后，以1-1.5W/分鐘的速率降低激光器功率；高溫退火在空氣中進行，高溫退火溫度為1500-1800℃，恒溫時間為30-48h，高溫退火完成后以(1-1.5)℃/min的速率降溫；

提脫步驟后直接進行高溫退火步驟，或者，提脫步驟后所得晶體在離開熔區(qū)后立即進入1000-1500攝氏度的后熱系統(tǒng)，然后再進行高溫退火步驟；

所述單晶光纖的制備是在氬氣和氧氣的混合氣氛中制備。