[發(fā)明專利]鋱激活硼酸鹽晶體及544nm或586nm波段激光器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110291516.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN113067245B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔國亮;黃建輝;孫益堅(jiān);鄒征剛;廖金生;溫和瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/16
• 分類號(hào): H01S3/16;H01S3/06;C30B29/22;C30B15/00
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 張文俊

本發(fā)明提供了一種鋱激活硼酸鹽晶體及544nm或586nm波段激光器，該晶體的的化學(xué)式為Ca₃R_1?xTb_x(MO)₃(BO₃)₄，其中，R選自Y、Gd、Lu中的至少一種，M選自Al、Ga中的至少一種，x的范圍為0.50～1.00；本發(fā)明的鋱激活硼酸鹽晶體，作為激光增益介質(zhì)，可獲得高效544nm波段或586nm或590nm波段固體激光。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固體激光材料和器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋱激活硼酸鹽晶體及544nm或586nm波段激光器。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體激光(LD)泵浦固體激光器具有輸出光束質(zhì)量高、傳輸距離長、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，而且器件堅(jiān)固耐用、緊湊可靠，適用于工作環(huán)境較惡劣和目標(biāo)距離較遠(yuǎn)的野外、工業(yè)和軍事等領(lǐng)域。其中，可見波段固體激光器可廣泛應(yīng)用于高密度光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、激光打印、彩色顯示、生物醫(yī)學(xué)以及海底通訊等領(lǐng)域。

Pr³⁺是目前可見波段發(fā)展最為成熟的激活離子，具有激光輸出功率和效率高等優(yōu)點(diǎn)，在藍(lán)、綠、橙、紅和深紅光波段都有激光輸出的報(bào)道。但是Pr³⁺無法在半導(dǎo)體激光泵浦下直接發(fā)射黃光，而該波段激光在激光鈉導(dǎo)星、生物醫(yī)學(xué)、顯示和光譜學(xué)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。對(duì)比而言，Dy³⁺則可以實(shí)現(xiàn)黃光波段固體激光輸出，但Dy³⁺在絕大部分晶體中的基態(tài)吸收躍遷比較弱，吸收截面一般只有10^-21cm²量級(jí)。由于能級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熒光濃度猝滅效應(yīng)較為嚴(yán)重，無法通過高濃度摻雜實(shí)現(xiàn)有效的吸收泵浦。當(dāng)前，采用LiLuF₄和YAG等晶體作為基質(zhì)材料，獲得的黃色激光最高輸出功率最高僅為150mW，斜效率約為13％左右，離實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)大的距離。

Tb³⁺中⁵D₄到⁷F_J(J＝0，1…6)多重態(tài)躍遷具有多種波長的熒光發(fā)射，尤其是⁵D₄→⁷F₄躍遷的熒光波長恰好位于580nm黃光波段。當(dāng)前，利用485nm波段的2ω-OPSL作為泵浦源，僅在Tb³⁺摻雜的氟化物晶體中實(shí)現(xiàn)了激光輸出，而氟化物晶體的生長條件較為苛刻，需要絕水、絕氧以及高真空條件，生長成本較高。

基于目前的Tb³⁺摻雜的氟化物晶體作為激光增益介質(zhì)存在的生長條件苛刻，生長成本高的缺陷，有必要對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種鋱激活硼酸鹽晶體及544nm或586nm波段激光器，以解決或部分解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題。

第一方面，本發(fā)明提供了一種鋱激活硼酸鹽晶體，所述晶體的化學(xué)式為Ca₃R_1-xTb_x(MO)₃(BO₃)₄，其中，所述R選自Y、Gd、Lu中的至少一種，所述M選自Al、Ga中的至少一種，x的范圍為0.50～1.00。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述的鋱激活硼酸鹽晶體，所述晶體屬于六方晶系，空間群為P63/m。

第二方面，本發(fā)明還提供了一種鋱激活硼酸鹽晶體的制備方法，所述晶體采用提拉法進(jìn)行制備，所述晶體的制備方法包括以下步驟：

S1、將含Ca元素的化合物、含R元素的化合物、含Tb元素的化合物、含M元素的化合物、和含B元素的化合物混合后研磨；

S2、將研磨后的化合物進(jìn)行燒結(jié)，得到多晶料；

S3、將得到的多晶料進(jìn)行生長。