[发明专利]Nd, Er:GSAG激光晶体及其制备方法

说明书

技术领域     

本发明属于激光晶体材料领域，具体是关于一种综合性能优良的Nd, Er:GSAG激光晶体及其制备方法。

背景技术

Er³⁺离子的2.7-3μm波段激光在医疗、科学研究及军事等领域有着重要的应用。但在单掺Er³⁺的激光材料中，由于Er³⁺的高效吸收带与目前发展成熟的LD激光波长不匹配，因此泵浦效率较低。为了提高泵浦效率，采用Nd³⁺离子对Er³⁺离子进行敏化，把Nd³⁺离子吸收的能量转移给Er³⁺离子，由于Nd³⁺离子在中心波长为808nm波段有非常强的吸收，因此，用Nd³⁺对Er³⁺进行有效的敏化，可以大大提高泵浦效率，同时中心波长为808nm的LD激光器是发展成熟的半导体激光器，采用中心波长为808nm的LD激光器作为泵浦源，为Nd,Er:GSAG实现高效激光输出创造了条件。Nd³⁺离子敏化的Er:GSAG，也可以用中心波长为880nm的半导体激光器泵浦，实现2.7-2.9m的激光输出。此外，由于Nd³⁺的敏化，Er³⁺离子激光下能级⁴I_13/2的寿命可以减小，同时由于Er³⁺离子的激光上能级⁴I_11/2与敏化离子Nd³⁺之间不发生交叉弛豫，因此Er³⁺上能级⁴I_11/2的寿命基本不改变，所以采用Nd³⁺离子对Er:GSAG进行敏化，不仅能提高泵浦效率，降低振荡阈值，而且对于抑制由于激光下能级寿命较长引起的饱和终止也是有利的。

Nd,Er:GSAG晶体可采用中心波长在808nm或880nm的半导体激光泵浦，降低了激光器的复杂程度，有利于设备小型化。另外，通过⁶⁰Co γ射线辐照实验表明基质GSAG本身具有抗辐射功能，所以Nd,Er:GSAG晶体还可以满足辐射环境和空间环境应用的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Nd, Er:GSAG激光晶体及其制备方法，是采用熔体法生长出大尺寸优质的Nd,Er:GSAG石榴石单晶，实现高效激光输出的抗辐射Nd,Er: GSAG激光晶体。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：2.7-2.9微米Nd, Er:GSAG激光晶体，该晶体的化学式为Nd³⁺,Er³⁺:Gd₃Sc₂Al₃O₁₂简写成Nd,Er:GSAG，分子式Nd_3xEr_3yGd_3(1-x-y)Sc₂Al₅O₁₂，其中0.001≤x≤0.2，0.005≤y≤0.5。

所述的该晶体使用中心波长在808nm或880nm附近的半导体激光作为泵浦源。

一种制备2.7-2.9微米Nd, Er:GSAG激光晶体的方法，包括以下步骤：1）采用固相法制备晶体生长原料、2）加热熔化晶体生长原料、3）选取籽晶、4）定向生长，其特征在于：

1）采用固相法制备晶体生长原料：用Nd₂O₃、Er₂O₃、Gd₂O₃、Sc₂O₃、Al₂O₃作为起始原料，按照下述化学反应式