[發(fā)明專利]一種鐿摻雜硅酸鹽飛秒激光晶體及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110582251.5
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN115411603A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張沛雄;牛曉晨;廖家裕;李真;陳振強
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學
• 主分類號: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16;C30B15/00;C30B29/34
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蘇運貞

本發(fā)明公開了一種鐿摻雜硅酸鹽飛秒激光晶體及其制備方法與應(yīng)用，涉及激光晶體增益材料技術(shù)領(lǐng)域。該激光晶體的化學式為Yb_4xCaLa_4(1?x)Si₃O₁₃，其中，x＝0.01～0.30。該激光晶體以CaLa₄Si₃O₁₃作為激光晶體基質(zhì)，利用La元素在CaLa₄Si₃O₁₃晶體中占據(jù)多個格位，Yb的摻入能夠有效代替La的多個格位，從而增強Yb的非均勻展寬，形成寬帶發(fā)射，利于飛秒激光的產(chǎn)生。采用此類晶體作為增益介質(zhì)，利用中心發(fā)射波長在940～980納米的激光器泵浦，可以實現(xiàn)1微米附近的高效可調(diào)諧和超短脈沖激光輸出，在工業(yè)應(yīng)用、科學研究及國防軍事等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光晶體增益材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鐿摻雜硅酸鹽飛秒激光晶體及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

在當前所有能夠?qū)崿F(xiàn)LD泵浦全固態(tài)飛秒激光輸出的超快激光晶體中，以摻雜Yb³⁺的激光晶體材料備受關(guān)注。原因如下：(1)Yb³⁺只有兩個電子能級(基態(tài)²F_7/2和激發(fā)態(tài)²F_5/2)，其激光運轉(zhuǎn)屬于準三能級系統(tǒng)，能夠有效地避免濃度猝滅、激發(fā)態(tài)吸收和上轉(zhuǎn)換等缺陷；(2)由于能級簡單，能夠發(fā)射較寬的熒光光譜，支持超短脈沖產(chǎn)生；(3)其吸收波長與半導體激光器輸出波長匹配，可以直接采用半導體激光器泵浦。而高性能的飛秒激光晶體材料需要滿足一個基本要求：寬的發(fā)射譜帶寬(利于實現(xiàn)超短脈沖)。

在無序晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，由于發(fā)光離子隨機占據(jù)著晶格中的不同位置，相對于傳統(tǒng)的有序晶體，具有更加寬的非均勻性加寬熒光光譜，利于超短脈沖的產(chǎn)生。同時，吸收光譜相比于傳統(tǒng)有序的晶體也有一定的加寬，這都讓無序晶體在激光晶體的研究之中有較好的應(yīng)用場景。另外，其本身的物理化學性質(zhì)也比較優(yōu)異，獲得了很多研究者的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個目的在于提供一種鐿摻雜硅酸鹽飛秒激光晶體。這是一種產(chǎn)生了1微米超短脈沖的激光晶體材料，材料的無序度更大，之后通過鎖模技術(shù)更有利于產(chǎn)生超短的脈沖激光。

本發(fā)明的第二個目的在于提供上述鐿摻雜硅酸鹽飛秒激光晶體的制備方法。

本發(fā)明的第三個目的在于提供上述鐿摻雜硅酸鹽飛秒激光晶體的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的可通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種鐿摻雜硅酸鹽飛秒激光晶體，所述的激光晶體的化學式為Yb_4xCaLa_4(1-x)Si₃O₁₃，其中，x＝0.01～0.30，優(yōu)選為0.1～0.15。

進一步地，所述的激光晶體中，La元素會被Yb³⁺所部分取代。

本發(fā)明的第二個目的可通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

上述鐿摻雜硅酸鹽飛秒激光晶體的制備方法，所述的激光晶體可采用提拉法生長，包括以下步驟：

1)選用Yb₂O₃、CaCO₃、La₂O₃、SiO₂為原料，將所述原料按下列化學方程式進行配料：

2xYb₂O₃+CaCO₃+2(1-x)La₂O₃+3SiO₂→Yb_4xCaLa_4(1-x)Si₃O₁₃+CO₂↑；