專利名稱：用于激光和受激拉曼頻移的鉬酸鹽晶體及其制備和用途的制作方法
用于激光和受激拉薆頻移的鉬酸鹽晶體及其制備和用途
技術(shù)領(lǐng)城
本發(fā)明涉及一類鉬酸鹽晶體及其生長制備和用途。 背聚技術(shù)
隨著激光技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)特殊的激光波長已經(jīng)越來越引起人們的重視。
將單一波長入射激光通過受激拉曼散射(SRS)轉(zhuǎn)變成一系列間隔為聲子頻率的 受激拉曼頻移激光，是開發(fā)新波長激光的一種重要途徑。此外，可調(diào)諧激光和 超短脈沖激光也是目前研究的熱點。
Li2Gd4(Mo04)7晶體最早由Pandey (J. Phys. Soc. Jpn.， 36 (1974) 177-8)在 1974年報道并研究了它的鐵電性質(zhì)。該晶體屬于四方晶系，單胞參數(shù)為a二b二 5.208A, c=11.42lA。鉬酸鹽聲子能量較小，當(dāng)摻入稀土等激活離子作為激光晶 體時具有較高的量子效率，同時，鉬酸鹽晶體中含有強共價鍵基團(tuán)(Mo04f，該基 團(tuán)具有較強的拉曼散射效應(yīng)，且該類晶體物化性能穩(wěn)定，制備成本低廉，是一 種較好的拉曼增益介質(zhì)。因此，摻雜稀土激活離子的該晶體可同時實現(xiàn)受激發(fā) 射和拉曼頻率轉(zhuǎn)換，是制作緊湊，高效固態(tài)拉曼激光器的理想材料。稀土等發(fā) 光離子在該類晶體中還具有較寬的發(fā)射半高寬，因此可實現(xiàn)可調(diào)諧和超短脈沖 激光輸出。這類晶體還可制備成單晶光纖，在光波導(dǎo)，激光等領(lǐng)域有廣泛的用 途。
發(fā)明內(nèi)審
本發(fā)明的目的在于制備一類可應(yīng)用于固體激光和激光受激拉曼頻移的鉬酸 鹽晶體。
本發(fā)明的晶體的分子式為Li2M4(1.x)R4X(M004)7，其中1V^為稀土或三價過渡金屬離子，即為Ti、 Cr、 Y、 Sc以及鑭系元素中某一元素，RS+為根據(jù)泵浦源、 激光腔和應(yīng)用需要等因素確定的部分替代晶體基質(zhì)中MP+離子位置的某種稀土 或過渡金屬離子(R=Ti、 Cr、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Eu、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb等)， 一般稱之為激活離子，x的值可以根據(jù)摻雜離子種類和激光運轉(zhuǎn)需要在 0到1之間變化。
該晶體采用提拉法生長，該方法具有生長速度快，成本低等優(yōu)點，得到的 Li2M4(k)R4"M004)7晶體具有良好的光學(xué)，機械和熱導(dǎo)性能，較好的化學(xué)穩(wěn)定性
和較大的拉曼散射效應(yīng)。如Li2Gd3.wNdo.o9(Mo04)7晶體，該晶體在804nm處的吸 收截面為16.6X10^cml半高寬為7nm，大的吸收截面和半高寬非常適合用半 導(dǎo)體激光器作為泵浦源。該晶體在1060nm處的發(fā)射截面為12.4X 10'2Qcm2，半高 寬為15nm，大的發(fā)射截面和發(fā)射半高寬表明該晶體不但可在1060nm左右輸出 連續(xù)激光，還可在1055-1080nm范圍內(nèi)實現(xiàn)可調(diào)諧激光輸出，此外大的發(fā)射半 高寬還說明該晶體可實現(xiàn)超短脈沖輸出。MoO^基團(tuán)的聲子能量約為890cm'1， 因此利用該晶體的受激拉曼效應(yīng)可實現(xiàn)激光頻率的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)1170nm左右的激 光輸出。
總之，該類晶體具有以下突出的特點泵浦波長處的吸收截面和半高寬均 較大，利于半導(dǎo)體激光器的泵浦。具有較大的發(fā)射截面和發(fā)射半高寬，可實現(xiàn) 可調(diào)諧和超短脈沖激光輸出。具有明顯的拉曼散射效應(yīng)，可實現(xiàn)對激光波長的 頻移，得到新的波長的激光輸出。該類晶體摻入稀土等激活離子后可作為自受 激拉曼頻移材料，是制作緊湊，高效的固體拉曼激光器的理想材料?？芍苽涑?單晶光纖，用于光纖激光器或激光放大器。
具體實施例方式
實例1單晶Li2Gd3.91Ndo.o9(Mo04)7的制備
稱取9.47g的Li2C03， 90.17g的Gd203， 2.59g的Nd203， 129.16g的Mo03， 將這些原料充分混合研磨后用油壓機壓成片狀，然后放入馬弗爐中80CTC燒結(jié) 24小時。合成好的原料再轉(zhuǎn)入一個(()50x30mm3的鉑金坩堝，置入單晶提拉爐中進(jìn) 行晶體生長。生長過程與參數(shù)為先將原料升溫融化，熔點約為1069'C，升溫 至高出熔點約50'C并恒溫2小時，讓原料充分混合均勻，然后緩慢降溫至高出 熔點5'C左右，接著引入籽晶開始生長，經(jīng)過引種，放肩，等徑生長，最后退火 完成生長過程。整個過程中提拉的速度為l一2mm/h，籽晶桿轉(zhuǎn)速為15—20rpm。 得到的單晶具有良好的光學(xué)質(zhì)量，尺寸大于令20mmX30ram，其單胞參數(shù)為a=b =5.208A， c = 11.42lA，該晶體在804nm處的吸收截面為16.6X10—2°cm2,半高 寬為7nm，在1060mn處的發(fā)射截面為12.4X10—2°cm2，半高寬為15nm,拉曼頻 移約為890cm一1。
實例2單晶Li2Gd3.87Ybai3(Mo04)7的制備
稱取9.47g的Li2C03, 88.32g的Gd203, 5.05g的Yb203， 129.16g的Mo03， 將這些原料充分混合研磨后用油壓機壓成片狀，然后放入馬弗爐中SO(TC燒結(jié) 24小時。合成好的原料再轉(zhuǎn)入一個(j)50x30ram3的鉑金坩堝，置入單晶提拉爐中進(jìn) 行晶體生長。生長過程與參數(shù)為先將原料升溫融化，熔點約為1069°C,升溫 至高出熔點約5(TC并恒溫2小時，讓原料充分混合均勻，然后緩慢降溫至高出 熔點5'C左右，接著引入籽晶開始生長，經(jīng)過引種，放肩，等徑生長，最后退火 完成生長過程。整個過程中提拉的速度為l一2mm/h，籽晶桿轉(zhuǎn)速為15—20rpm。 得到的單晶具有良好的光學(xué)質(zhì)量，尺寸大于(l)20mmX30ram，其在976nm處的吸收 截面為2.7X10—加cm2，半高寬為39腦。在1000nm處的發(fā)射截面為1.7X1(T 2Gcm2，半高寬為45nm，拉曼頻移約為890cm一1。
實例3單晶Li2Gd3.96Era04(MoO4)7的制備
稱取9.47g的Li2C03, 91.38g的Gd203， 1.69g的Er203， 129.16g的Mo03， 將這些原料充分混合研磨后用油壓機壓成片狀，然后放入馬弗爐中800'C燒結(jié) 24小時。合成好的原料再轉(zhuǎn)入一個(|)50><30咖3的鉑金坩堝，置入單晶提拉爐中進(jìn) 行晶體生長。生長過程與參數(shù)為先將原料升溫融化，熔點約為1069aC，升溫 至高出熔點約50'C并恒溫2小時，讓原料充分混合均勻，然后緩慢降溫至高出 熔點5'C左右，接著引入籽晶開始生長，經(jīng)過引種，放肩，等徑生長，最后退火 完成生長過程。整個過程中提拉的速度為l一2mm/h，籽晶桿轉(zhuǎn)速為15—20rpm。 得到的單晶具有良好的光學(xué)質(zhì)量，尺寸大于(J)20mmX30mm。
權(quán)利要求
1.一種用于激光和受激拉曼頻移的鉬酸鹽晶體，其特征在于分子式為Li2M4(1-x)R4x(MoO4)7，其中M3+為稀土或三價過渡金屬離子，即為Ti、Cr、Y、Sc、以及鑭系元素中某一元素，R3+為Ti、Cr、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb。
2. —種權(quán)利要求1的鉬酸鹽晶體，其特征在于:分子式為Li2Gd4(Lx)Nd4x(M004)7，x的值可以根據(jù)摻雜離子種類和激光運轉(zhuǎn)需要在0到1之間變化，該類晶體 為四方晶系，該晶體在804nm處的吸收截面為16.6X l(T2()cm2，半高寬為7nm， 在1060nm處的發(fā)射截面為12.4X10.2QCm2，半高寬為15nm,拉曼頻移約為 890cm"。
3. —種權(quán)利要求1的鉬酸鹽晶體，其特征在于:分子式為Li2Gd4(1.x)Yb4x(M004)7， x的值可以根據(jù)摻雜離子種類和激光運轉(zhuǎn)需要在0到1之間變化，該晶體為 四方晶系，其在976腿處的吸收截面為2.7X10^cm2，半高寬為39nm。在 IOOO腦處的發(fā)射截面為1.7X10cm2，半高寬為45nm,拉曼頻移約為
4. 一種權(quán)利要求1至3任一的鉬酸鹽晶體的用途，其特征在于制備成塊狀或光纖狀，作為固體激光器工作物質(zhì)。
5. —種權(quán)利要求1至3任一的鉬酸鹽晶體的用途，其特征在于制備成塊狀或光纖狀，作為受激拉曼頻移材料。
6. —種權(quán)利要求1至3任一的鉬酸鹽晶體的用途，其特征在于制備成塊狀或光纖狀，作為自受激拉曼頻移激光材料。
全文摘要
用于激光和受激拉曼頻移的鉬酸鹽晶體及其制備方法和用途，涉及光電子晶體材料領(lǐng)域。分子式為Li₂M_4(1-x)R_4x(MoO₄)₇其中M³⁺為稀土或三價過渡金屬離子，R³⁺為根據(jù)泵浦源、激光腔和應(yīng)用需要等因素確定的部分替代晶體基質(zhì)中M³⁺離子位置的某種稀土或過渡金屬離子。該類激光晶體物化性能穩(wěn)定，在空氣中不潮解，制備成本較低。能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)，可調(diào)諧以及超短脈沖激光輸出，還具有將單一波長入射激光轉(zhuǎn)變成一系列間隔為聲子頻率的激光輸出的受激拉曼頻移效應(yīng)。
文檔編號G02F1/355GK101114103SQ20061010797
公開日2008年1月30日 申請日期2006年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月25日
發(fā)明者朱浩淼, 林炎富, 羅遵度, 譚奇光, 陳雨金, 黃藝東, 龔興紅 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所