[發(fā)明專利]稀土摻雜(Lua

有效

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

本發(fā)明提供一種稀土摻雜(Lu_aSc_bY_c)₂O₃(a+b+c＝1)單晶光纖及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明光纖的化學(xué)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，Tm和Pr元素。本發(fā)明采用激光加熱基座(LHPG)法利用Lu₂O₃、Sc₂O₃和Y₂O₃三種物質(zhì)生成了無限互溶的(Lu_aSc_bY_c)₂O₃(a+b+c＝1)晶體，拓寬了倍半氧化物的種類；所得光纖直徑均勻，尺寸較大，表面較為光滑，晶體通透，摻雜離子均勻分布，晶體質(zhì)量高；并同時(shí)具有高熱導(dǎo)率，高穩(wěn)定性，抗氧化，低的聲子能量及無序結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢(shì)；所得單晶光纖是一種全新的性能優(yōu)良激光增益基質(zhì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型倍半氧化物單晶光纖及其制備方法與應(yīng)用，特別涉及稀土摻雜 (Lu_aSc_bY_c)₂O₃(a+b+c＝1)單晶光纖及其制備方法與應(yīng)用，屬于晶體與器件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

激光具有良好的相干性、單色性、方向性、高的能量密度等特點(diǎn)，使其在國(guó)防、通信、航空航天、光電子信息產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域迅速崛起。隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的需要，面向高功率、大能量、短脈沖的激光器需求更為迫切，這就需要我們不斷去探索更為優(yōu)越的激光晶體，滿足國(guó)家重大工程，激光武器和軍事裝備發(fā)展的需要。

倍半氧化物(Lu₂O₃、Sc₂O₃、Y₂O₃等)晶體作為一種常見激光基質(zhì)材料，屬于立方晶系，Ia3 空間群，方鐵錳結(jié)構(gòu)；該晶體具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性能，以Lu₂O₃為例，例如：寬的透過范圍 (0.2-8μm)，高的熱導(dǎo)率(未摻雜12.8W·m^-1·K^-1)，低的聲子能量(618cm^-1)，高的穩(wěn)定性與抗氧化性；并且，倍半氧化物為三價(jià)陽離子提供兩個(gè)不同的位點(diǎn)：一個(gè)晶胞包含32個(gè)陽離子位點(diǎn)，其中24個(gè)具有C2對(duì)稱性，其余8個(gè)具有C3i對(duì)稱性，該特點(diǎn)滿足了晶體的無序結(jié)構(gòu)，增加其發(fā)射光譜展寬，應(yīng)用于超快激光具有巨大應(yīng)用前景。但倍半氧化物晶體的種類有待進(jìn)一步豐富與擴(kuò)展，以更好的滿足軍事領(lǐng)域?qū)μ厥獠ǘ蔚男枨蠛统旒す廨敵龅取?/p>

目前常用的激光輸出基質(zhì)材料主要有石榴石結(jié)構(gòu)的YAG晶體，GGG晶體，黃長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)AEC₃O₇系列晶體，CaReAlO₄(Re＝Gd，Y)晶體，Al₂O₃晶體和YVO₄晶體等。相比而言，倍半氧化物，具有更高的熱導(dǎo)率，可以提高晶體的光學(xué)損傷閾值和泵浦功率，從而提高輸出功率；具有更低的聲子能量，這樣使得多聲子弛豫和無輻射躍遷幾率降低，有助于提高激光效率；并且同黃長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)晶體和CaReAlO₄(Re＝Gd，Y)晶體，具有無序結(jié)構(gòu)，能增加發(fā)射光譜展寬，有利于實(shí)現(xiàn)超快激光。另外，氟化物和鹵化物晶體雖然聲子能量一般低于600cm^-1，但是晶體的機(jī)械性能比較差,抗光損傷閾值低；而倍半氧化物具有與其相媲美的優(yōu)異的聲子能量，還保持著穩(wěn)定、抗氧化的性能，并且與多種激活離子半徑相差不大，易于摻雜。