[发明专利]一种稀土离子掺杂硅酸镓铽激光晶体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种激光晶体，尤其是涉及一种具有良好压电和磁光性能的土离子掺杂硅酸镓铽激光晶体及其制备方法。一种稀土离子掺杂硅酸镓铽激光晶体，其摩尔百分比组成为：Tb₄O₆62～73mol％、Ga₃O₃54～71mol％、SiO₂82～92mol％和Pr 4.5‑10mol％、Ce 2.3‑10mol％、Sc1.4‑10mol％、Er1.9‑10mol％、Dy1‑10 mol％中的一种或几种构成的掺杂Tb₃Ga₅SiO₁₄激光晶体。其制备方法通过（1）配置初始原料→（2）单晶生长→（3）晶体退火→得到稀土离子掺杂Tb₃Ga₅SiO₁₄激光晶体。本发明提供了一种稀土离子掺杂硅酸镓铽激光晶体及其生长方法，获得了其激光特性和压电特性，并在光电、激光、通信领域中具有重要的应用前景，同时参杂的硅酸镓铽晶体具有优良的磁光性能，同时可以在光纤隔离器中使用，特别是大功率的光纤隔离器。

技术领域

本发明涉及一种激光晶体，尤其是涉及一种具有良好压电和磁光性能的土离子掺杂硅酸镓铽激光晶体及其制备方法。

背景技术

压电晶体是声表面波和体表面波器件的重要材料，石英、铌酸锂、钽酸锂晶体是早用来制作声表面波和体表目标器件，由于石英的介电常数，压电常数和机电耦合系数较小，单具有良好的温度稳定性，适合用于温度稳定性高的器件；铌酸锂机电耦合系数大、是制作宽带低损耗器件的重要材料；钽酸锂传播损耗小，其温度性能由于钽酸锂。

近年来，新型就压电晶体硅酸镓镧具有机电耦合系数适中，良好的温度稳定性，能够满足声表面波对基片材料的基本要求；其声表面波传播速率低，有利于器件小型化，其良好的高温稳定性，使得人们长期关注此晶体，硅酸镓镧由于Ga原料贵，生长过程挥发难以控制，因此没有得到广泛的应用。TGG晶体由于含有磁性材料氧化铽，具有优良的磁光性能，广泛的应用在光隔离器中。

发明内容

本发明的目的就是研制一种材料，既具有压电性能，又具有良好的磁光性能，通过参杂具有激光特性。

为实现上述功能，本发明采用如下技术方案：

一种稀土离子掺杂硅酸镓铽激光晶体，其摩尔百分比组成为：Tb₄O₆62～73mol％、Ga₃O₃54～71mol％、SiO₂82～92mol％和Pr 4.5-10mol％、Ce 2.3-10mol％、Sc1.4-10mol％、Er1.9-10mol％、Dy1-10 mol％中的一种或几种构成的掺杂Tb₃Ga₅SiO₁₄激光晶体。

一种稀土离子掺杂硅酸镓铽激光晶体的制备方法，包括以下步骤：

（1）初始原料：按照摩尔百分比组成为Tb₄O₆62～73mol％、Ga₃O₃54～71mol％、SiO₂82～92mol％和Pr 4.5-10mol％、Ce 2.3-10mol％、Sc1.4-10mol％、Er1.9-10mol％、Dy1-10mol％中的一种或几种并将它们混合均匀、压片，然后进行高温烧结，获得晶体生长所需的初始原料；

（2）单晶生长：将初始原料装入晶体生长的坩埚容器中，放入单晶提拉炉内，以高纯N和O的混合气体为保护气氛下进行单晶提拉，拉速为0.4～3.2 mm／h，转速为5.5～25r／min；生长时间为6～30天，生长出稀土离子掺杂Tb₃Ga₅SiO₁₄激光晶体的单晶；