[发明专利]Cr5+∶RVO4晶体、制备方法和激光被动调Q器件

说明书

技术领域

本发明涉及具有锆英石结构的Cr⁵⁺:RVO₄(R＝Gd，Lu，Y)晶体、制备方法和该类晶体对一种端面或侧面泵浦激光晶体产生的激光进行被动调Q，产生脉冲激光。属于晶体生长及激光器件技术领域。

背景技术

目前人们对激光的需求逐步向高功率、超短脉冲和多波长的方向发展，采用调Q方式是获得高峰值功率的一种有效的方法，调Q方式有主动和被动两种。主动调Q有声光、电光调Q等，这两种方式的激光器件体积庞大，价格也比较高，不适应激光器的小型化的要求。采用被动调Q方式获得脉冲激光比较方便，是目前应用较广的一种方法。有有机燃料、色心晶体、半导体材料和过渡金属离子掺质晶体等方式。已经商业化的被动调Q的材料主要是Cr⁴⁺:YAG晶体。由于Cr离子最稳定的价态为+3价，Cr³⁺离子的形式取代晶体中的Al的格位，要形成Cr⁴⁺离子，晶体中要掺入其他离子，如Ca²⁺，Mg²⁺等进行补偿。这样便可获得Cr⁴⁺:YAG器件。人们也在探索新型的被动调Q的材料。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种被动调Q材料Cr⁵⁺:RVO₄(R＝Gd，Lu或Y)晶体及其制备方法。

本发明还提供Cr⁵⁺:RVO₄晶体激光被动调Q器件。

本发明的另一任务还提供Cr⁵⁺:RVO₄晶体作为被动调Q材料产生脉冲激光的方法。

术语解释：

Nd:YAG是掺钕钇铝石榴石晶体的简称；Nd:YAP是掺钕铝酸钇晶体的简称；Nd:YLF是掺钕氟化钇锂的晶体简称；Yb:YAG是掺镱钇铝石榴石晶体的简称，Cr⁵⁺:RVO₄是掺铬钒酸盐晶体的简称。按本领域惯例，本申请文件中使用上述简称。

发明详述

一、Cr⁵⁺:RVO₄(R＝Gd，Lu或Y)晶体

本发明的Cr⁵⁺:RVO₄晶体具有以下通式：

RV_1-xCr_xO₄，其中，R＝Gd，Lu或Y，x＝0.0001～0.1，简称为Cr⁵⁺:RVO₄。

Cr⁵⁺:RVO₄晶体是一类具有锆英石结构的晶体，空间群为I4₁/amd，当R＝Gd时，晶胞参数：a＝b＝7.212，c＝6.346；当R＝Lu时，晶胞参数：a＝b＝7.025，c＝6.234；当R＝Y时，晶胞参数：a＝b＝7.118，c＝6.289。

该类晶体在0.9～1.3μm的范围内有吸收峰，光谱分析表明，在该波段范围可以实现被动调Q激光输出。

二、Cr⁵⁺:RVO₄晶体的制备方法

本发明的Cr⁵⁺:RVO₄晶体的制备方法，采用提拉法生长，所用生长装置为感应加热提拉式单晶炉，晶体生长步骤包括：

按照RV_1-xCr_xO₄(R＝Gd，Lu或Y，x＝0.0001～0.1)式中各组分的摩尔比称量原料并混合均匀，置于铱金坩埚中，装炉；单晶炉抽真空，充气，升温到1750-1850℃使多晶料熔化；下籽晶生长晶体，晶体生长温度在1750-1850℃之间。晶体生长完毕降温至室温，出炉；出炉的晶体在1100-1300℃的温度下退火，然后对生长的晶体进行加工、抛光，或者再镀膜。

上述方法中，优选的晶体生长的提拉速度为0.5～2毫米/小时，转速10～30转/分钟。

上述方法中，优选的晶体生长气氛为体积比1-2％的氧气和余量的氮气。

以上所说的对晶体进行加工、抛光，或者再镀膜，均采用本领域现有技术即可。其中，晶体镀膜是在Cr⁵⁺:RVO₄晶体的两端面镀上介质膜。