[发明专利]飞秒脉冲激光晶体掺镱钨酸钇锂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电子功能材料技术领域中的人工晶体和晶体生长领域，尤其涉及一种飞秒脉冲激光晶体掺镱钨酸钇锂及其制备方法。

背景技术

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、大尺寸的优质激光晶体材料，而且该晶体要适合于LD泵浦。

Yb³⁺的电子构型为4f¹³，掺Yb³⁺的激光晶体仅有两个电子态-基态²F_7/2和激发态²F_5/2，上下能级各有三个和四个子能级。由于不存在任何其他的激发态能级，所以Yb³⁺激光晶体没有能级上转换、激发态吸收和驰豫振荡等激光能量损耗。激光过程发生在激发态²F_5/2最低的Stark能级和下能级²F_7/2的子能级之间，形成了准三能级的激光运行机制。由于Yb离子不存在上转换和激发态吸收，提高了效率，具有很高的光-光转效率，而且掺Yb³⁺的激光材料的吸收峰在970nm附近，能与InGaAs激光二极管泵浦波长(900～1100nm)有效的耦合，所以掺Yb³⁺的晶体被视为发展高功率激光的一个主要途径。由于掺Yb³⁺激光晶体，特别是在无序的钨钼酸盐与硅酸盐晶体，具有较宽的发射带与发射线宽，可用于支持飞秒锁模脉冲激光器的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞秒脉冲激光晶体掺镱钨酸钇锂它能够直接使用LD泵浦的、具有较高转换效率的激光晶体材料。

本发明另一目的是提供飞秒脉冲激光晶体掺镱钨酸钇锂的制备方法。

本发明的目的是这样来实现的，本发明的Yb³⁺:β-LiY(WO₄)₂晶体属于单斜晶系。在该晶体中，Yb³⁺离子与Y³⁺离子半径相近，可高浓度掺入基质晶体而不发生浓度猝灭，因此该晶体的激活离子浓度很高，可达100％，可有效吸收泵浦源的能量，提高激光晶体的光-光转换效率。因此，该晶体特别适合用作全固态微片激光器和微型激光器。

飞秒脉冲激光晶体掺镱钨酸钇锂及其制备方法：其发明的β-掺镱钨酸钇锂晶体是一种非同成分熔化的化合物，可采用熔盐法(高温顶部籽晶法)，以摩尔比60-90％的Li₂W₂O₇为助熔剂，在700-900℃区间，以0.5-1℃/天的降温速率，生长周期为30天左右生长出了高质量、大尺寸的Yb³⁺:β-LiY(WO₄)₂晶体。所用原料为：Y₂O₃和Yb₂O₃(纯度99.99％，中科院长春应用化学研究所)、Li₂CO₃(纯度99.95％，中国医药集团上海化学试剂公司)、WO₃(纯度99.5％，上海试剂总厂)，生长是在铂金坩锅中、空气气氛下进行，晶体生长的参数为生长温度900℃左右，降温速率为0.5-1℃/天，晶体转速为15～20转/分钟，生长出了高质量的Yb³⁺:β-LiY(WO₄)₂晶体。

将熔盐法生长出的晶体用XRD-粉末衍射仪进行表征，并经元素分析，其表明所生长的晶体为Yb³⁺:β-LiY(WO₄)₂晶体，属于单斜晶系，晶胞参数为β＝94.27°。