[发明专利]掺钕钨酸锂镧钡激光晶体及其制备方法和用途无效

专利信息
申请号: 200610091468.1 申请日: 2006-06-13
公开(公告)号: CN101089242A 公开(公告)日: 2007-12-19
发明(设计)人: 王国富;赵丹;林州斌;张莉珍 申请(专利权)人: 中国科学院福建物质结构研究所
主分类号: C30B29/32 分类号: C30B29/32;C30B15/00;H01S3/16
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 350002福*** 国省代码: 福建;35
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摘要:
搜索关键词: 掺钕钨酸锂镧钡 激光 晶体 及其 制备 方法 用途
【说明书】:

技术领域

发明属于光电子功能材料技术领域,特别是涉及作为固态激光器中的工 作物质的激光晶体。

背景技术

激光晶体是固体激光器的工作物质,它是指以晶体为基质,通过分立的发 光中心吸收泵浦光能量并将其转化为激光输出的发光材料。固体激光工作物质 由基质材料和激活离子组成,其各种物理和化学性质主要由基质材料决定,而 其光谱特性和荧光寿命等则由激活离子的能级结构决定。

自1960年,研制成功人造红宝石脉冲激光器以来,迄今为止,已发现了数 百种激光晶体,但因各种原因,能真正得到实际应用的激光晶体只有十来种。 目前,应用最广泛的激光晶体是掺钕离子的钇铝石榴石(YAG)晶体,其具有 较好的各种物理和化学性能,且易于生长出高光学质量、大尺寸的优质晶体。 但它存在着吸收谱线窄,不适宜于用LD来进行泵浦的缺点,而LD泵浦将是今 后激光泵浦源的发展方向。

目前国内外都在积极寻找各种物理、化学性能和机械性能优异,且易于生 长出高光学质量、大尺寸并适合于LD泵浦的优质激光晶体材料。钕离子由于具 有较好的光谱性能,且其吸收带与AsGaAl LD泵浦源有效耦合,适合于用LD 来进行泵浦,因此被广泛地用作激活离子。

发明内容

本发明的目的就在于研制一种新的激光晶体Nd3+:BaLaLiWO6,能够直接使 用LD泵浦的,具有较高转换效率的激光晶体材料。

将生长出的Nd3+:BaLaLiWO6晶体,在Siemens Smart CCD衍射仪上进行 了x射线衍射分析,结构分析表明,Nd3+:BaLaLiWO6晶体属于立方晶系,空间 群为Fm3m,单胞参数为单胞体积为其中钕离子是 作为掺杂离子,取代镧离子的晶格位置,钕的掺杂浓度在0.5at.%~15at.%之间, 可根据不同的需要掺入不同浓度的钕离子。

以BaCO3、La2O3、Li2CO3和WO3为原料,采用固相合成方法获得生长原 料;采用提拉法(Czochralski方法)生长。

将生长出的Nd3+:BaLaLiWO6晶体,进行吸收光谱、荧光光谱及荧光寿命 等的分析测试,结果表明:掺1.22at.%Nd3+离子的Nd3+:BaLaLiWO6晶体在 809nm左右波长的半峰宽为20nm,吸收跃迁截面为2.51×10-20cm2,在809nm 处较大的半峰宽非常适合于采用AsGaAl半导体激光来进行泵浦,这样有利于激 光晶体对泵浦光的吸收,提高泵浦效率。该晶体在850nm-1500nm处有三个发射 带,其中在1074nm处有最强的荧光发射峰,其发射截面为4.04×10-20cm2,半峰 宽为28nm,荧光寿命为120μs。荧光寿命长的晶体能在上能级积累更多的粒子, 增加了储能,有利于器件输出功率和输出能量的提高。因此,Nd3+:BaLaLiWO6晶体能得到较大的输出,是一种高转换效率、低成本、高光学质量和有实际应 用前景及使用价值的激光晶体。

对生长出的Nd3+:BaLaLiWO6晶体,采用维氏硬度计测量了其硬度,其硬 度值为545VDH。

其发明的Nd3+:BaLaLiWO6晶体可用提拉法非常容易地生长出质量优良的 晶体,生长工艺稳定,晶体硬度适中,便于加工,具有良好的导热性能,有优 良的光学特性,容易用闪光灯和LD泵浦获得波长为1.06μm左右的激光输出, 该晶体可作为一种较好的激光晶体,并得到实际应用。

具体实施方式

实施例:提拉法生长掺杂浓度为1.22at.%Nd3+的Nd3+:BaLaLiWO6激光晶体。

将按配比准确称量好的BaCO3、Li2CO3、La2O3、WO3和Nd2O3混合研磨均 匀,压片后,放入Φ80×80mm3的刚玉坩锅中,在马弗炉中于1100℃固相反应 24小时,再升温至1300℃反应48小时,重复两次。将合成好的以上样品装入Φ40 ×35mm3的铱金坩锅中,放入提拉炉中,采用提拉法,在N2气氛中,生长温度 为1410℃,晶体转速为20转/分钟,拉速为2毫米/小时的情况下,生长出了尺 寸为φ20×19mm3的Nd3+:BaLaLiWO6晶体。经等离子元素分析表明晶体中Nd3+离子含量为1.22at.%。

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