摻釹鉬酸鑭鋰雷射晶體及其製備方法和用途的製作方法
2023-09-14 10:48:00
專利名稱：摻釹鉬酸鑭鋰雷射晶體及其製備方法和用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及光電子功能材料技術領域中的人工晶體和晶體生長領域，尤其是涉及一種作為固態雷射器中的工作物質的雷射晶體材料。
背景技術：
雷射晶體是固體雷射器的工作物質，它是指以晶體為基質，通過分立的發光中心吸收泵浦光能量並將其轉化為雷射輸出的發光材料。固體雷射工作物質由基質材料和激活離子組成，其各種物理和化學性質主要由基質材料決定，而其光譜特性和螢光壽命等則由激活離子的能級結構決定。自1960年，研製成功人造紅寶石脈衝雷射器以來，迄今為止，已發現了數百種雷射晶體，但因各種原因，能真正得到實際應用的雷射晶體只有十來種。
目前，應用最廣泛的雷射晶體是摻釹離子的釔鋁石榴石(YAG)晶體，其具有較好的各種物理和化學性能，且易於生長出高光學質量、大尺寸的優質晶體。但它存在著吸收譜線窄，不適宜於用LD來進行泵浦的缺點，而LD泵浦將是今後雷射泵浦源的發展方向。
目前國內外都在積極尋找各種物理、化學性能和機械性能優異，且易於生長出高光學質量、大尺寸並適合於LD泵浦的優質雷射晶體材料。釹離子是使用較為廣泛的激活離子，其吸收帶寬且與InGaAl LD泵浦源有效耦合，非常適合LD泵浦。摻釹鉬酸鑭鋰雷射晶體及其製備方法和用途，其發明的目的就在於研製一種新的雷射晶體，能夠直接使用閃光燈和LD泵浦的，具有較高轉換效率的雷射晶體材料。
發明內容
本發明的目的就在於研製一種新的雷射晶體Nd3+:LiLa(MoO4)2，能夠直接使用閃光燈和LD泵浦的，具有較高轉換效率的雷射晶體材料。Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體屬於四方晶系，具有I4(l)/a(C4h6)空間群結構。其中釹離子是作為摻雜離子，取代鑭離子的晶格位置，釹的摻雜濃度在0.5at.％～15at.％之間，螢光壽命(τ)為0.1～0.2ms，其螢光壽命是釹離子濃度的函數，可根據不同的需要摻入不同濃度的釹離子。實驗結果表明其可輸出1.06和0.9μm左右波長的雷射，可作為雷射晶體。
Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體是一種同成分熔化的化合物，其熔點在977℃左右，是採用提拉法生長出的，按化學反應式的比例進行稱樣、混合、壓片，而Nd2O3則按所需濃度加入。所用原料為
其主要生長條件如下生長是在鉑坩鍋中、富氧氣體(如空氣等)氣氛下進行，晶體生長的參數為生長溫度977℃左右，提升速度為0.5～1.0毫米/小時，晶體轉速20～55轉/分鐘，生長出了高質量的Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體。
將生長出的Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體，在四圓衍射儀上進行了衍射數據的收集，結構分析表明，其屬於四方晶系，空間群為I4(1)/a(C4h6)，晶胞參數為a＝b＝5.3308，c＝11.7508，V＝333.933，Dc＝4.63g/cm3。
將生長出的Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體，進行吸收光譜、螢光光譜及螢光壽命等的分析測試，結果表明Nd3+:LiGd(MoO4)2晶體的主吸收峰在806nm，其半峰寬為12nm，吸收躍遷截面為6.268×10-20cm2，在806nm處較大的半峰寬非常適合於採用InGaAl半導體雷射來進行泵浦，有利於雷射晶體對泵浦光的吸收，提高泵浦效率。其在850nm-1400nm處有三個非常寬的發射帶，其中發射峰為1068nm的發射截面為17.186×10-20cm2，螢光壽命為154μs，因為螢光壽命長的晶體能在上能級積累更多的粒子，增加了儲能，有利於器件輸出功率和輸出能量的提高。因此，Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體能得到較大的輸出，是一種高轉換效率、低成本、高光學質量和有實際應用前景及使用價值的雷射晶體。
Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體可用提拉法非常容易地生長出質量優良的晶體，生長速度快，晶體質地堅硬，具有良好的導熱性能，有優良的光學特性，很容易用閃光燈泵浦和LD泵浦獲得雷射輸出，雷射輸出波長為1.06和0.9μm左右，該晶體可作為一種較好的雷射晶體。
具體實施例方式
實現本發明的實驗優選方式如下實施例1提拉法生長摻雜濃度為1.0at.％Nd3+的Nd3+:LiLa(MoO4)2雷射晶體。
將按配比準確稱量好的Li2CO3、La2O3、MoO3、Nd2O3混合研磨均勻，壓片後，放入φ45×50mm3的鉑坩鍋中，在馬弗爐中於700℃固相反應24小時；取出後，重新研磨壓片再升溫至700℃反應48小時。將合成好的以上樣品放入鉑坩鍋中，採用提拉法，在空氣氣氛中，生長溫度為975℃、晶體轉速為38轉/分鐘，拉速為0.5毫米/小時的情況下，生長出了尺寸為32×25×25mm3的高質量的Nd3+含量為1.0at.％的Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體。
實施例2提拉法生長摻雜濃度為3.0at.％Nd3+的Nd3+:LiLa(MoO4)2雷射晶體。
將按配比準確稱量好的Li2CO3、La2O3、MoO3、Nd2O3混合研磨均勻，壓片後，放入φ45×50mm3的鉑坩鍋中，在馬弗爐中於700℃固相反應24小時；取出後，重新研磨壓片再升溫至800℃反應48小時。將合成好的以上樣品放入鉑坩鍋中，採用提拉法，在空氣氣氛中，生長溫度為977℃、晶體轉速為30轉/分鐘，拉速為0.6毫米/小時的情況下，生長出了尺寸為30×18×18mm3的高質量的Nd3+含量為3.0at.％的Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體。
權利要求
1.一種摻釹鉬酸鑭鋰雷射晶體，其特徵在於該晶體的分子式為Nd3+:LiLa(MoO4)2，屬於四方晶系，空間群為I4(1)/a(C4h6)，晶胞參數為a＝b＝5.3308，c＝11.7508，V＝333.933，Dc＝4.63g/cm3；Nd3+的摻雜濃度在0.5at.-15at.％之間。
2.一種權利要求1所述的的摻釹鉬酸鑭鋰雷射晶體的製備方法，該晶體採用提拉法生長，其特徵在於晶體生長的參數為生長溫度977℃左右，提升速度為0.5～1.0毫米/小時，晶體轉速為20～55轉/分鐘。
3.一種權利要求1所述的摻釹鉬酸鑭鋰雷射晶體的用途，其特徵在於該晶體用於固體雷射器中作為雷射工作物質。
全文摘要
摻釹鉬酸鑭鋰雷射晶體及其製備方法和用途，涉及人工晶體領域，特別是涉及一種雷射晶體摻釹鉬酸鑭鋰Nd
文檔編號H01S3/16GK1916244SQ20051009043
公開日2007年2月21日 申請日期2005年8月15日 優先權日2005年8月15日
發明者王國富, 黃新陽, 林州斌, 張莉珍 申請人:中國科學院福建物質結構研究所