[其他]鑭系鎂混合鎵酸鹽和使用該鎵酸鹽單晶的激光器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87104688
• 申請(qǐng)日: 1987-06-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN87104688A
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 貝爾納·費(fèi)朗;伊夫·格朗熱;多米尼克·勒費(fèi)弗爾;讓南訥·泰里;達(dá)尼埃爾·維維爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 法國(guó)原子能委員會(huì)
• 主分類號(hào): C01G15/00
• 分類號(hào): C01G15/00;C01F5/00;C01F14/00;C30B29/22;H01S3/16
• 代理公司: 中國(guó)專利代理有限公司
• 代理人: 楊麗琴

本發(fā)明的目的是得到鑭系鎂混合鎵酸鹽，尤其是單晶狀的鎵酸鹽，並把它特別運(yùn)用在集成光學(xué)或用光導(dǎo)纖維進(jìn)行無(wú)線電通訊的微激光的地方，以及發(fā)射紅外線、可見(jiàn)光或紫外線的功率激光器領(lǐng)域。功率激光器主要用于材料加工（焊接、打孔、標(biāo)記、表面處理），光化學(xué)反應(yīng)，可控?zé)岷司圩儯约皩⒑つ菢拥臍怏w原子極化。微激光器也可用于醫(yī)學(xué)部門，進(jìn)行皮膚處理，或顯微解剖。

菲利蒲公司首先發(fā)現(xiàn)鑭系鎂混合氧化物，特別是制成粉末狀的磁鉛石形鑭-鎂混合鎵酸鹽。摻加了錳的鎵酸鹽具有發(fā)光特性，這在“Mn²⁺在SrGa₁₂O₁₉、LaMgGa₁₁O₁₉，和BaGa₁₂O₁₉中的發(fā)光”一文中進(jìn)行了詳細(xì)描述〔J.Verstegen，固體化學(xué)雜志（Jalof Solid state Chemistry）7，468-473（1973）〕。所得到的僅是粉末狀的鎵酸鹽。具有重要的發(fā)光特性，這可用于顯示裝置中，然而它們沒(méi)有顯示出激光器作用。

從文獻(xiàn)FR-A-2205733和US-A-4216408也可知。特別是含鍶的鑭-鎂鎵酸鹽（該鹽摻有錳）同樣具有發(fā)光特性，但不起激光器作用。

像別的鑭系鎂混合氧化物，尤其是已知的鑭-釹-鎂的鋁酸鹽（稱作LNA），該鹽的化學(xué)式為L(zhǎng)a_1-xNd_xMgAl₁₁O₁₀，其中0＜x≤1，特別是專利號(hào)為FR-A-2448134和EP-A-0043776的專利討論的主題。

所得到的單晶鋁酸鹽，具有和釔石榴石，摻以釹的鋁石榴石（簡(jiǎn)稱YAG：Nd）以及過(guò)磷酸釹（NdP₅O₁₄）相類似的發(fā)射紅外線的激光特性。

LNA兩個(gè)特別有用的激光發(fā)射波長(zhǎng)是，1.054微米和1.083微米，它們處在YAG發(fā)射波長(zhǎng)1.064微米附近。而且也處于另外一個(gè)，發(fā)射波長(zhǎng)1.32微米附近的區(qū)域。波長(zhǎng)在此區(qū)域中，相應(yīng)于二氧化硅光導(dǎo)纖維，所能允許的最小的衰減。因此，能夠以最小的損耗，傳送最大的信息。

然而LNA的激光發(fā)射效率就和YAG的激光發(fā)射效率一樣低，目前還不能在整個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中使用。

本發(fā)明的目的在于得到一種鑭系鎂混合鎵酸鹽，把該鎵酸鹽做成單晶，而且具有比LNA更高的激光發(fā)射效率。

按照本發(fā)明，這些混合鎵酸鹽的特征，在于它們可用下面的化學(xué)式（Ⅰ）表示：

〔La_1-xM¹_x〕_（1-z/3）kMg_（1-Z）K〔Ga_1-v-tM²_vCr_t〕（11+z）_kO₁，_k…（Ⅰ）

其中，M¹是從釹、鐠、鈰、釹-鈰對(duì)和鐠-鈰對(duì)中選擇，這些元素均為三價(jià)、M²表示至少鋁、鈧和/或銦中的一個(gè)三價(jià)元素，但要滿足上式中，鈧和/或銦的總的原子數(shù)小于0.15（11+z）k的條件;k值為0.94到1;x值為0到1;t值為0≤t≤0.05，但也應(yīng)滿足以下條件;當(dāng)x＝0時(shí)，t≠0，t＝0時(shí) x＝0;v值為0≤v+t＜1;z值為0到0.5。而且鎵酸鹽呈單相，并且有磁鉛石狀晶體結(jié)構(gòu)和六方晶格。

本發(fā)明的化合物，可以做成激光效率比LNA更高的單晶，而在整個(gè)激光應(yīng)用中，也可與YAG和NdP₅O₁₄相競(jìng)爭(zhēng)。

事實(shí)上，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)LNA激光發(fā)射效率不足，主要是在釹的位置上結(jié)晶場(chǎng)非常高的緣故，這是由于釹原子和氧原子之間的距離很小。因此，發(fā)明人就考慮在LNA的晶格里，用鎵、鈧和/或銦替換部份鋁、或者替換全部鋁，以增大釹-氧之間距離，因?yàn)殒墶⑩偤豌熅斜蠕X更大的離子半徑。

比較有效的是，M²至少具有部分鋁。

M¹最好是用釹。

當(dāng)鑭系鎂鎵酸鹽的化學(xué)式為L(zhǎng)a_1-xNd_xMg（Ga_1-vAl_v）₁₁O₁₉時(shí)，對(duì)于0.3≤x≤1，v必需滿足條件v＞0.143（x-0.3）。當(dāng)0＜x＜03時(shí)，v可以取0和1之間的任意值，0也包括在內(nèi)