摻釹七鉬酸四鑭鈉雷射晶體製備方法
2023-05-07 13:35:21 1
專利名稱：摻釹七鉬酸四鑭鈉雷射晶體製備方法
技術領域：
本發明屬於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、大尺寸的優質雷射晶體材料，而且該晶體要適合於LD泵浦。 釹離子由於具有較好的光譜性能，廣泛地被用作激活離子。摻釹七鉬酸四鑭鈉 雷射晶體及其製備方法，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，具有較高轉換效率能發射1060nm和900nm左右激
光的晶體材料。
發明內容
本發明的目的就在於研製一種具有較高轉換效率的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。N(P:Na2La4(Mo04)7晶體屬於 四方晶系。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0.531.%~153^%之間，螢光壽命(T)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 1060nm和卯0nm波長的雷射，可作為雷射晶體。
Nd3+: Na2La4(Mo04)7晶體是一種同成分熔化的化合物，是採用提拉法生長出 的，按化學反應式Na2C03+2La203+7Mo03=Na2La4(Mo04)7+C02的比例進行 稱樣、混合、壓片、燒結，而Nd203則按所需濃度加入。所用原料為
藥品名純度廠家
Nd20399.999%中科院長春應用化學研究所
La20399.9990/o中科院長春應用化學研究所
Na2C0399.95%上海虹光化工廠
Mo0399.99%國藥集團上海化學試劑公司
其主要生長條件如下生長是在鉑金坩鍋中、富氧氣氛(如空氣等)下進
行，晶體生長的參數為生長溫度1163°C，提升速度為0.5~2.0毫米/小時，晶體 轉速10~30轉/分鐘，生長出了高質量的Nd3+: Na2La4(Mo04)7晶體。
將生長出的Nd3+:Na2La4(M004)7晶體,在粉末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，晶胞參數為a=b=5.35A， c=11.76A， V=336.60A3，密度4.85g/cm3， Nd"離子作為摻雜離子，其摻雜濃度在0.05 at-15 at^。之間。
將生長出的Nd3、 Na2La4(Mo04)7晶體定向後，進行偏振吸收光譜、偏振熒 光光譜及螢光壽命等的分析測試，結果表明摻2.24at.% Nc^+離子的 Nf+:Na2La4(Mo04)晶體的主吸收峰分別在806 nm (兀偏振)和807 nm (a偏振)，半峰寬(FWHM)分別為13.1 nm (兀偏振)和15.9 nm (cj偏振)，吸收截面為 3.81Xl(T2cm2 (tt偏振)和2.76X10^cm2 (cj偏振)，其在主吸收峰處較大的半 峰寬，適合於採用AlGaAs半導體雷射來泵浦，有利於雷射晶體對泵浦光的吸收， 提高泵浦效率。該晶體在850nm-1400nm波段有三個非常寬的發射帶，在1060 nm處發射峰的半峰寬為14.2 nm (兀偏振)和14.5 nm (cj偏振)，發射躍遷截面 6.9Xl(T2cm2 (7u偏振)和4.9X 1(T2Q cm2 (a偏振)，螢光壽命為150.3(is，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，Nd^N32La4(Mo04)7晶體能得到較大功率的雷射 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。
NdS+:Na2La4(Mo04)7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；晶體的維氏硬度為291 VDH，硬度適中，便於加工；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，激 光輸出波長為1060和900 nm，該晶體可作為一種較好的雷射晶體。
具體實施例方式
實施例提拉法生長摻雜濃度為2.24a"/。NdS+的Nd3+: Na2La4(Mo04)7雷射晶體。 將按配比準確稱量好的Na2C03、 La203、 Mo03、 Nd203混合研磨均勻，壓 片後，放入0)80X80mn^的剛玉坩鍋中，在馬弗爐中於650°C固相反應24小時； 取出後，重新研磨壓片再升溫至850'C反應24小時。將合成好的以上樣品放入 O45X40 mm3的鉑金坩鍋中，採用提拉法，在空氣氣氛中，生長溫度為1163°C， 晶體轉速為20轉/分鐘，拉速為1毫米/小時的情況下，生長出了尺寸為$25X 25 mm3的高質量的Nd3+: Na2La4(Mo04)7晶體。經ICP測試表明晶體中Nc^+離子 含量為2.24at.%。
權利要求
1. 一種摻釹七鉬酸四鑭鈉雷射晶體，其特徵在於該晶體的分子式為Nd3+:Na2La4(MoO4)7，屬於四方晶系，其單胞參數為密度4.85g/cm3，Nd3+離子作為摻雜離子，其摻雜濃度在0.05at-15at％之間。
2. —種權利要求1的摻釹七鉬酸四鑭鈉雷射晶體的製備方法，其特徵在於 該晶體採用提拉法生長，以1^203、 Na2C03、 Mo03和Nd203為原料，晶 體生長的參數為生長溫度1163。C，提升速度為0.5 2.0毫米/小時，晶體轉 速為10~30轉/分鐘。
3. —種權利要求1的摻釹七鉬酸四鑭鈉雷射晶體的用途，其特徵在於該晶 體用於固體雷射器中作為雷射工作物質，產生1060 nm和900 nm波長的 雷射輸出。
全文摘要
摻釹七鉬酸四鑭鈉雷射晶體及其製備方法，涉及人工晶體領域。採用提拉法，生長溫度1163℃，提升速度為0.5～2.0毫米/小時，晶體轉速為10～30轉/分鐘。生長出了高光學質量、較大尺寸的Nd3+∶Na2La4(MoO4)7晶體。該晶體屬四方晶系，光譜分析表明，該晶體具有寬的吸收峰和強的螢光發射峰，適合於採用LD泵浦，可作為雷射晶體，產生1060nm和900nm波長的雷射輸出。
文檔編號C30B29/10GK101457400SQ20071000997
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月11日 優先權日2007年12月11日
發明者張莉珍, 林州斌, 王國富, 旺 趙 申請人:中國科學院福建物質結構研究所