一類鉺離子激活3微米波段鎵酸鹽雷射晶體及其製備方法
2023-04-30 17:21:06 1
專利名稱：一類鉺離子激活3微米波段鎵酸鹽雷射晶體及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一類鉺離子激活3微米波段鎵酸鹽雷射晶體及其製備方法。
背景技術：
3微米波段雷射在醫學、軍事、特殊氣體檢測、以及非線性光學等領域具有重要的應用價值。利用鉺離子4111/2到4113/2躍遷實現雷射輸出是直接獲得高光束質量和高性能3微米波段雷射的理想途徑之一。但現有的該波段雷射材料還存在不少缺點，3微米波段雷射的輸出性能仍未能滿足許多實際應用的需求。例如，目前已經商品化的Er:YAG晶體，是一種較為優秀的3微米波段雷射基質晶體，但也存在雷射上能級螢光壽命過短導致儲能特性差、吸收譜帶及螢光發射譜帶較窄等一些不利於半導體雷射泵浦及調Q、鎖模脈衝雷射輸出 的缺點。本發明涉及一類鉺離子激活3微米波段鎵酸鹽雷射晶體。該類晶體可被半導體雷射泵浦，且雷射上能級螢光壽命長，3微米波段螢光發射譜帶寬，可滿足輸出調Q、鎖模雷射的要求，用其作為增益介質的雷射器可用於醫學、軍事、特殊氣體檢測、以及非線性光學等領域。
發明內容
本發明的目的在於提供一類鉺離子激活3微米波段鎵酸鹽雷射晶體及其製備方法。為實現上述目的，本發明採取的技術方案是
一類鉺離子激活3微米波段雷射晶體，該類晶體的化學通式為Erx:AR(1_x)Ga307，其中Er為激活離子，A為Ca、Sr、Ba中的至少一種，R為Y、La、Gd、Lu中的至少一種，X的值根據雷射運轉需要在O到I之間變化。該類晶體屬於四方晶系，空間群為。所述的雷射晶體的製備方法，即採用提拉法生長所述雷射晶體。所述的雷射晶體可用作固體雷射器的工作物質，可被半導體雷射泵浦，輸出3微米波段雷射。所述的固體雷射器，採用半導體雷射作為該固體雷射器的泵浦源。所述的雷射晶體的製備方法的步驟如下，該方案具有製備流程簡單，易於操作，製備過程無汙染、無毒害等特點
(1)、以Ca、Sr、Ba、Er、Y、La、Gd、Lu、Ga的氧化物和相應鹽類為原料，並按上述材料的化學式稱取符合Erx :AR(1_X)Ga3O7計量比的原料；
(2)、將(I)中稱取的原料混合物置於瑪瑙研缽中充分研磨混合均勻，並用油壓機和成型模具，將混合料壓製成圓柱形薄片。(3)、將(2)中製得的薄片裝入不與晶體組分起化學反應的金屬、合金或氧化物等耐高溫材料製造的坩鍋中，置於高溫燒結爐燒結48 72小時，獲得單晶生長所需的多晶料餅。燒結溫度隨晶體組成化學式的不同在900 1200°C之間變化。(4)、將(3)中製得的多晶料餅裝入銥金坩鍋，置於單晶提拉爐中，進行晶體生長，獲得滿足雷射工作需要的高光學質量單晶。該類單晶生長條件
①生長氣氛氮氣氣氛；
@熔化溫度熔化溫度為晶體熔點，隨晶體化學組成不同，晶體熔點在1400 2000°C之間變化；
CD晶體提拉速度0. 5 I. 2mm/h ；
④晶體轉速15 30rpm ；
退火退火降溫速率為10 20°C/h。
具體實施例方式實施例I :
稱取 21. 52g 的 Er2O3^55. 36g 的 SrCO3>47. 58g 的 Gd2O3 和 106. 49g 的 Ga2O3,將這四種原料一起置於瑪瑙研缽中研磨混合均勻，分3次用Φ50_的成型模具及油壓機將混合料壓成圓餅，置於馬弗爐中在1050°C燒結48小時。然後將固相反應合成的產物裝入Φ60Χ30πιπι3的銥金坩堝，置於晶體提拉生長爐中，升溫熔化。生長的條件為熔化溫度1600°C左右，拉速I. Omm/h,轉速15rpm,退火降溫速率10°C/h。生長得到尺寸大於Φ 25 X 40mm3的優質透明單晶Era3:SrGda7Ga307。該晶體在970nm附近的吸收帶半高寬達到了近30nm寬,適合半導體雷射泵浦，輸出3微米波段雷射。實施例2:
稱取 21. 52g 的 Er2O3, 74g 的 BaCO3，42. 76g 的 La2O3 和 106. 49g 的 Ga2O3,將這四種原料一起置於瑪瑙研缽中研磨混合均勻，分3次用Φ50_的成型模具及油壓機將混合料壓成圓餅，置於馬弗爐中在1050°C燒結48小時。然後將固相反應合成的產物裝入Φ60Χ30πιπι3的銥金坩堝，置於晶體提拉生長爐中，升溫熔化。生長的條件為熔化溫度1650°C左右，拉速I. 2mm/h,轉速15rpm,退火降溫速率20°C/h。生長得到尺寸大於Φ 20 X 40mm3的優質透明單晶 Er。. 3 BaLa0 7Ga307。
權利要求
1.一類3微米波段雷射晶體材料，其特徵在於該類晶體的化學通式為Erx:AR (I-X)Ga3O7, 屬於四方晶系，空間群為，其中Er為激活離子，A為Ca、Sr、Ba中的至少一種，R為Y、La、Gd、Lu中的至少一種，X的值根據雷射運轉需要在O到I之間變化。
2.—種權利要求I所述的雷射晶體的生長製備方法，其特徵在於所述的晶體由提拉法生長。
3.如權利要求I至2所述的雷射晶體的用途，其特徵在於作為固體雷射器的工作物質，可輸出3微米波段雷射。
4.如權利要求3所述的固體雷射器，其特徵在於採用半導體雷射作為該固體雷射器的泵浦源。
全文摘要
本發明提供了一類鉺離子激活3微米波段鎵酸鹽雷射晶體及其製備方法。該類雷射晶體化學式為Erx:AR(1-x)Ga3O7，其中A為Ca、Sr、Ba中的至少一種，R為Y、La、Gd、Lu中的至少一種，x的值根據雷射運轉需要在0到1之間變化。該類晶體可被半導體雷射泵浦，輸出3微米波段雷射。該類晶體可用提拉法生長，流程簡單，易於操作。
文檔編號C30B29/22GK102766906SQ20111024154
公開日2012年11月7日 申請日期2011年8月22日 優先權日2011年5月5日
發明者林炎富, 羅遵度, 陳雨金, 黃建華, 黃藝東, 龔興紅 申請人:中國科學院福建物質結構研究所