[发明专利]可调谐激光晶体掺铬钼酸镁及其制备

说明书

技术领域

本发明涉及光电子功能材料技术领域，尤其是涉及一种作为可调谐固态激光器中的工作物质的激光晶体材料。

可调谐激光是指这样一种效应：由泵浦光激发激光系统中的激光工作介质，该激光工作介质的发射峰是一个具有比较宽波长范围的波包，或者在某一波长范围内具有多个发射峰，在此基础上采用棱镜调谐法、F-P标准具调谐法、光栅调谐法、滤光片调谐法和分布反馈系统调谐法等方法获得输出波长在一定范围内可调的激光，即可调谐激光。

背景技术

自1963年L.F.Johnson等人采用闪光灯泵浦，在掺Ni²⁺的MgF₂晶体中实现了第一个固态可调谐激光运转(L.F.Johnson R.E.Dietz & H.J.Guggenheim，J.Phys.Rev.Lett.，11(1963)318)以来，人们报道了很多可调谐激光晶体，如Ti³⁺:Al₂O₃、Cr³⁺:Mg₂SiO₄、Cr³⁺:LiSrAlF₆、Cr³⁺:BeAl₂O₄等，但由于各种原因，大多数可调谐激光晶体只限于作实验室工具，无法推向工业应用。目前研究最多的、已进入应用领域的可调谐激光晶体是Cr³⁺:BeAl₂O₄(紫翠宝石)、Ti³⁺:Al₂O₃(掺钛蓝宝石)和Cr³⁺:LiCaAlF₆、Cr³⁺:LiSrAlF₆，但是从晶体的可调谐波长范围、吸收系数、发射截面及生长工艺等因素来综合考虑，目前还没有一种晶体能够很好地满足人们的需求，因此新型可调谐激光晶体的研究开发仍然受到人们的关注。

在众多可调谐激光激活离子中，Cr³⁺离子在近红外区具有宽带发射和荧光强度大等特性，因此掺杂Cr³⁺离子的激光晶体是可调谐激光晶体研究中的热点之一。掺Cr³⁺离子可调谐激光晶体的发射波长调谐范围受Cr³⁺离子所占据晶格位置的晶体场强度影响：晶场越弱，可调谐波长范围越宽。对于一般可调谐激光晶体来说，可调谐波长范围越宽越好。而这可通过增大掺杂离子与配体之间的距离或降低配体的化合价等途径，从而达到降低掺杂离子所处晶场强度来实现。

钼酸镁(MgMoO₄)晶体属于单斜晶系，是一种较为理想的激光基质材料。镁离子(Mg²⁺)在晶格中与氧离子(O²⁺)形成八面体配位，可以被铬离子(Cr³⁺)取代，由于Mg²⁺的离子半径大于Cr³⁺的离子半径，它们之间存在的离子半径以及化合价方面的差异，将有望降低掺杂后Cr³⁺离子在MgMoO₄基质中所处的晶场强度，从而得到宽的可调谐波长范围。因而，掺Cr³⁺钼酸镁(Cr³⁺:MgMoO₄)晶体有望成为一种新型的可调谐激光晶体材料。

发明内容

本发明的目的就在于研制一种新的可调谐激光晶体，能够用短脉冲激光、Q开关激光、连续波激光或产生特别短脉冲的闪光灯泵浦的可调谐激光晶体材料。

MgMoO₄晶体属于单斜晶系，C2/m空间群，a＝10.273b＝9.288c＝7.025β＝106.96°，z＝8，V＝641.14D_c＝3.82g/cm³。铬离子(Cr³⁺)可以取代晶格中的镁离子，其掺杂浓度在0.2at.％～5at.％之间。