[發明專利]一種自激發拉曼復合功能晶體鎢鉬酸鉍及其晶體生長方法

有效

• 申請號: 202011251211.4
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112522786B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 田相鑫;張永專;劉偉;李傳明;崔亮;劉敬權
• 申請（專利權）人: 臨沂大學
• 主分類號: C30B29/32
• 分類號: C30B29/32;C30B9/12;H01S5/30
• 代理公司: 天津睿勤專利代理事務所(普通合伙) 12225
• 代理人: 孟福成

本發明提供了一種自激發拉曼復合功能晶體鎢鉬酸鉍，化學式為Bi₂Mo_xW_2?xO₉，x的取值范圍在0～0.3內，屬于單斜晶系，Pbcn(No.60)空間群。晶體生長方法，將Bi₂O₃、MoO₃和WO₃按照化學計量比配料，采用球磨機充分混合均勻后在壓料機上壓實，在300～600℃范圍內進行固相燒結，合成鎢鉬酸鉍多晶，與助熔劑按照摩爾比為1∶(0.2?6)充分混合均勻，放入鉑坩堝，升溫使原料完全熔化，調溫至750℃，下入鉑籽晶桿并使之轉動，程序降溫使晶體自發結晶。鎢鉬酸鉍晶體作為自激發拉曼晶體，可以用于激光器的制作；鎢鉬酸鉍晶體作為閃爍晶體的應用。本晶體生長方法可以獲得具有良好光學質量的鎢鉬酸鉍厘米級單晶，方法簡單，原料成本低，適合批量生產。

技術領域

本發明屬于拉曼激光晶體領域，特別涉及一種自激發拉曼復合功能晶體鎢鉬酸鉍及其晶體生長方法。

背景技術

由于具有高的轉換效率、緊湊的體枳、良好的穩定性等優點，全固態激光器在科學、醫療、國防、工業等領域均有重要的應用。全固態激光器的核心是激光晶體，通過在基質晶體中摻入稀土激活離子，僅靠激活離子的能級躍遷實現受激發射，但是這樣產生的激光受能級躍遷規則的限制，產生的波長是有限的，遠遠不能滿足實際應用的需求。采用非線性光學晶體對已有激光進行頻率轉換是獲得新波長激光的重要方式。受激拉曼散射(SRS)是晶體的三階非線性光學效應，與二階非線性光學晶體相比，受激拉曼散射不依賴于材料非中心對稱的晶體結構，不受相位匹配、接收角與接收帶寬等幾何限制。此外，受激拉曼散射普遍具有高的轉換效率，而且拉曼增益還會隨著增益介質有效長度的增加而提高，因此在大尺寸單晶的基礎上可以實現盡可能大的有效增益長度，保證了高效的拉曼激光輸出。近年來，以拉曼晶體為核心的全固態拉曼激光器在黃橙光波段和人眼安全波段激光方面獲得了重要的進展，在中紅外波段激光方面的研究也逐漸受到了研究者的關注，并逐漸成為獲得此波段激光的有效手段。因此，為多波段固態激光器提供合適的拉曼激光晶體材料，是本領域研究人員正在努力的目標。

性能優異的拉曼晶體是獲得高效拉曼激光輸出的基礎和決定性因素。但是，目前研究較多的晶體均存在一些難以克服的缺點。如Ba(NO₃)₂具有毒性和吸濕性，受熱易分解；YVO₄晶體中含有劇毒元素V，會對環境產生較大的威脅；金剛石價格昂貴而且規模制備也存在困難；KGd(WO)₂晶體生長比較困難，難以獲得大尺寸單晶；BaWO₄雖然具有良好的拉曼性能，但不能摻入激活離子作為自激發拉曼激光晶體。隨著經濟社會的發展，對獲得更高效、更長波段激光也提出了新的要求，而探索性能優異的新型拉曼晶體，將對拓展實用激光波段具有重要的理論和應用價值。

鉍系鎢鉬酸鹽體系氧化物是一類新型的復合功能拉曼晶體，表現出豐富的拉曼振動模式，能夠實現多波段的單模、多模拉曼激光輸出，輔助以二階非線性光學頻率變換，可以實現目前國家亟需的黃橙光波段和人眼安全波段拉曼激光的高效輸出，并且在實現具有重要軍事應用價值的中紅外激光輸出方面也有重要應用價值。

因此，探索鎢鉬酸鉍混晶的拉曼性能以及陰離子基團位置混合占位對拉曼激光輸出性質的調控作用具有重要的應用價值。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的技術問題，提供一種自激發拉曼復合功能晶體鎢鉬酸鉍及其晶體生長方法，鎢鉬酸鉍晶體作為自激發拉曼晶體，可以用于激光器的制作；鎢鉬酸鉍晶體作為閃爍晶體的應用。本晶體生長方法可以獲得具有良好光學質量的鎢鉬酸鉍厘米級單晶，方法簡單，原料成本低，適合批量生產。

本發明采用的技術方案是：一種自激發拉曼復合功能晶體鎢鉬酸鉍，化學式為Bi₂Mo_xW_2-xO₉，x的取值范圍在0～0.3內，屬于單斜晶系，Pbcn(No.60)空間群。