[发明专利]稀土离子掺杂氟化物晶体的应用

说明书

本发明提供了稀土离子掺杂碱土金属氟化物晶体的应用，所述应用包括在固态激光器、激光成像、环境探测、卫星制导、信息存储或水下探测中的应用；所述稀土离子掺杂碱土金属氟化物包括基质晶体和掺杂在所述基质晶体的阳离子晶格处的镝离子或Dy/RE共掺杂离子，所述RE包括Tm、Pr和Sm中的至少一种；所述基质晶体包括氟化钙锶或氟化钡晶体。本发明采用的晶体的声子能量低，荧光量子效率高，钙的引入提高了晶体的稳定性；Dy/RE共掺杂可提高能级转移。本发明采用的晶体的吸收波长范围位于250～600nm，基于紫外光或蓝光激发，可获得涵盖紫色到橙黄色波长范围的宽发射光谱，是可用于半导体激光直接泵浦的理想工作物质。

技术领域

本发明涉及固态激光器技术领域，具体涉及稀土离子掺杂氟化物晶体的应用，尤其是镝掺杂氟化钡晶体、Dy/RE(RE代表稀土离子，可选择Tm、Pr、Sm)共同掺杂氟化钡晶体、镝掺杂氟化钙锶晶体的应用。

背景技术

可见光激光器主要包括：(1)染料激光器；(2)1μm激光器的和频、倍频及四波混频；(3)拉曼激光器等非线性光学效应的激光转换。其中，染料激光器虽然具有波长可调、功率高的优点，但需要长期维护，成本高，难以应用于特定领域。利用掺Nd³⁺激光晶体可同时产生1064nm、1319nm双频激光特性，结合激光和频技术可产生黄色激光。共掺Yb³⁺晶体或拉曼激光在1.14～1.17μm波长范围内均可获得倍频可见光。此外，脉冲激光抽运掺Yb³⁺非线性光纤的激发级联四波混频和拉曼频移技术也可用于产生可见激光。然而，上述可见光激光器的综合性能欠佳，如泵浦效率低、部分晶体制备较难、光学质量差、维修费用高、体积大、系统复杂等。由此，亟需开发一种半导体激光(LD)直接泵浦的全固态可见光激光。

现有技术“阮芳芳,杨龙,胡广,王爱梅,薛艳艳,杨龙亮,王泽徐,吴绍华,郑丽和.多坩埚温度梯度法生长Dy³⁺:LaF₃晶体及发光特性[J].发光学报,2021,42(02):158-164.”公开了一种Dy³⁺:LaF₃晶体，采用近紫外或可见光激发。然而，该晶体中LaF₃声子能量为350cm^-1，其声子能量高，导致其晶体的荧光效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供稀土离子掺杂氟化物晶体的应用，本发明采用的稀土离子掺杂氟化物晶体基于紫外光或蓝光激发，可获得涵盖紫色到橙黄色波长范围的宽发射光谱，且荧光效率高，在固态激光器、激光成像、环境探测、卫星制导、信息存储或水下探测中具有很好的应用前景。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了稀土离子掺杂碱土金属氟化物晶体的应用，所述应用包括在固态激光器、激光成像、环境探测、卫星制导、信息存储或水下探测中的应用；

所述稀土离子掺杂碱土金属氟化物包括基质晶体和掺杂在所述基质晶体的阳离子晶格处的镝离子或Dy/RE共掺杂离子，所述RE包括Tm、Pr和Sm中的至少一种；

所述基质晶体包括氟化钙锶或氟化钡晶体。

优选地，所述稀土离子掺杂碱土金属氟化物包括镝掺杂氟化钡晶体、镝掺杂氟化钙锶晶体、Dy/RE共掺杂氟化钡晶体和Dy/RE共掺杂氟化钙锶晶体中的一种或几种；

所述镝掺杂氟化钡晶体的化学式为Dy_aBa_1-aF_2+a，其中，0.0001≤a≤0.7；

所述Dy/RE共掺杂氟化钡晶体的化学式为Dy_iRE_jBa_1-i-jF_i+j+2，其中，0.005≤i≤0.5，0.005≤j≤0.5；