[发明专利]铥镱共掺以四钼酸盐为基质的上转换激光材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于近红外上转换激光材料技术领域，特别涉及一种铥镱共掺以四钼酸盐为基质的上转换激光材料及其制备方法。

背景技术

稀土掺杂Tm³⁺、Yb³⁺离子的激光晶体的能级结构非常丰富，可以实现多个波长的激光震荡。能级跃迁由能级³F₄至能级³H₆的跃迁能够产生1.84μm的激光辐射，该波段处于水的吸收峰，能被水强烈吸收，属人眼安全波段。且1.84μm激光具有较好的大气传输性能，适合人眼安全激光测距仪、激光外科手术、激光雷达、大气传感等应用中的激光光源。两个物理上处于相当接近的激发态粒子通过非辐射跃迁耦合，返回较低能级的激发态，使另一个跃迁至上激发态能级，产生交叉驰豫现象，发射1.48μm光。Yb³⁺离子的掺杂浓度越高，Tm³⁺离子之间的交叉驰豫效率越高，因此Yb³⁺离子作为敏化剂可提高上转换效率。Yb³⁺离子作为敏化剂可以有效地吸收940nm泵浦光并将能量传递给Tm³⁺，从而提高Tm³⁺离子对泵浦光的吸收效率，因此可作为全固态激光器激光介质，可实现上转换蓝色激光输出，并可用于海底通信等领域之中，此种激光材料在两个同时位于激发态的Yb³⁺相互作用将能量同时传递给位于基态能级的Tm³⁺离子使其跃迁到高能级激发态能级，产生辐射跃迁返回基态产生上转换光。

Tm³⁺、Yb³⁺、Ba²⁺、Gd³⁺在类白钨矿结构中在Ba²⁺的位置上随机分布，因此其吸收光谱的吸收带和发射带会出现非均匀增宽的现象，更适合用于激光介质晶体。稀土掺杂此类激光晶体的稀土元素的量子损耗小，仅有微弱的热效应，适合高功率下连续激光输出。镱铥掺杂四钼酸钆钡上转换激发过程包含三步能量传递：(Yb²F_5/2，Tm³H₆)→(Yb²F_7/2，Tm³H₅)，(Yb²F_5/2，Tm³F₄)→(Yb²F_7/2，Tm³F₂)，(Yb²F_5/2，Tm³H₄)→(Yb²F_7/2，Tm¹G₄)。由于基质的高度无序性，使用二极管激光器泵浦时Yb³⁺离子有较长的荧光寿命，因此其将会获得更高的储能效率，并且对其吸收和发射光谱具有一定程度的展宽

目前对铥镱掺杂四钼酸铋钾晶体、铥镱掺杂二钼酸镧钠晶体、铥镱掺杂二钼酸钆钾已有大量报道，但对铥镱掺杂四钼酸钆钡晶体研究尚少。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种铥镱共掺以四钼酸盐为基质的上转换激光材料。

本发明另一目的在于提供一种上述铥镱共掺以四钼酸盐为基质的上转换激光材料的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述铥镱共掺以四钼酸盐为基质的上转换激光材料的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种铥镱共掺以四钼酸盐为基质的上转换激光材料，所述材料为铥镱掺杂四钼酸钆钡单晶，其化学式为BaYb_2xTm_2yGd_2(1-x-y)(MoO₄)₄，其中x＝0.01～0.1，y＝0.01～0.1。

本发明的铥镱共掺以四钼酸盐为基质的上转换激光材料适合用作二极管全固态激光器的泵浦激光介质。

本发明还提供了一种上述铥镱共掺以四钼酸盐为基质的上转换激光材料的制备方法，包括以下步骤：