專利名稱：摻釹鉬酸鑭鋰激光晶體及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子功能材料技術(shù)領(lǐng)域中的人工晶體和晶體生長領(lǐng)域，尤其是涉及一種作為固態(tài)激光器中的工作物質(zhì)的激光晶體材料。
背景技術(shù)：
激光晶體是固體激光器的工作物質(zhì)，它是指以晶體為基質(zhì)，通過分立的發(fā)光中心吸收泵浦光能量并將其轉(zhuǎn)化為激光輸出的發(fā)光材料。固體激光工作物質(zhì)由基質(zhì)材料和激活離子組成，其各種物理和化學(xué)性質(zhì)主要由基質(zhì)材料決定，而其光譜特性和熒光壽命等則由激活離子的能級(jí)結(jié)構(gòu)決定。自1960年，研制成功人造紅寶石脈沖激光器以來，迄今為止，已發(fā)現(xiàn)了數(shù)百種激光晶體，但因各種原因，能真正得到實(shí)際應(yīng)用的激光晶體只有十來種。
目前，應(yīng)用最廣泛的激光晶體是摻釹離子的釔鋁石榴石(YAG)晶體，其具有較好的各種物理和化學(xué)性能，且易于生長出高光學(xué)質(zhì)量、大尺寸的優(yōu)質(zhì)晶體。但它存在著吸收譜線窄，不適宜于用LD來進(jìn)行泵浦的缺點(diǎn)，而LD泵浦將是今后激光泵浦源的發(fā)展方向。
目前國內(nèi)外都在積極尋找各種物理、化學(xué)性能和機(jī)械性能優(yōu)異，且易于生長出高光學(xué)質(zhì)量、大尺寸并適合于LD泵浦的優(yōu)質(zhì)激光晶體材料。釹離子是使用較為廣泛的激活離子，其吸收帶寬且與InGaAl LD泵浦源有效耦合，非常適合LD泵浦。摻釹鉬酸鑭鋰激光晶體及其制備方法和用途，其發(fā)明的目的就在于研制一種新的激光晶體，能夠直接使用閃光燈和LD泵浦的，具有較高轉(zhuǎn)換效率的激光晶體材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于研制一種新的激光晶體Nd3+:LiLa(MoO4)2，能夠直接使用閃光燈和LD泵浦的，具有較高轉(zhuǎn)換效率的激光晶體材料。Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體屬于四方晶系，具有I4(l)/a(C4h6)空間群結(jié)構(gòu)。其中釹離子是作為摻雜離子，取代鑭離子的晶格位置，釹的摻雜濃度在0.5at.％～15at.％之間，熒光壽命(τ)為0.1～0.2ms，其熒光壽命是釹離子濃度的函數(shù)，可根據(jù)不同的需要摻入不同濃度的釹離子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其可輸出1.06和0.9μm左右波長的激光，可作為激光晶體。
Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體是一種同成分熔化的化合物，其熔點(diǎn)在977℃左右，是采用提拉法生長出的，按化學(xué)反應(yīng)式的比例進(jìn)行稱樣、混合、壓片，而Nd2O3則按所需濃度加入。所用原料為

其主要生長條件如下生長是在鉑坩鍋中、富氧氣體(如空氣等)氣氛下進(jìn)行，晶體生長的參數(shù)為生長溫度977℃左右，提升速度為0.5～1.0毫米/小時(shí)，晶體轉(zhuǎn)速20～55轉(zhuǎn)/分鐘，生長出了高質(zhì)量的Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體。
將生長出的Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體，在四圓衍射儀上進(jìn)行了衍射數(shù)據(jù)的收集，結(jié)構(gòu)分析表明，其屬于四方晶系，空間群為I4(1)/a(C4h6)，晶胞參數(shù)為a＝b＝5.3308，c＝11.7508，V＝333.933，Dc＝4.63g/cm3。
將生長出的Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體，進(jìn)行吸收光譜、熒光光譜及熒光壽命等的分析測試，結(jié)果表明Nd3+:LiGd(MoO4)2晶體的主吸收峰在806nm，其半峰寬為12nm，吸收躍遷截面為6.268×10-20cm2，在806nm處較大的半峰寬非常適合于采用InGaAl半導(dǎo)體激光來進(jìn)行泵浦，有利于激光晶體對(duì)泵浦光的吸收，提高泵浦效率。其在850nm-1400nm處有三個(gè)非常寬的發(fā)射帶，其中發(fā)射峰為1068nm的發(fā)射截面為17.186×10-20cm2，熒光壽命為154μs，因?yàn)闊晒鈮勖L的晶體能在上能級(jí)積累更多的粒子，增加了儲(chǔ)能，有利于器件輸出功率和輸出能量的提高。因此，Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體能得到較大的輸出，是一種高轉(zhuǎn)換效率、低成本、高光學(xué)質(zhì)量和有實(shí)際應(yīng)用前景及使用價(jià)值的激光晶體。
Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體可用提拉法非常容易地生長出質(zhì)量優(yōu)良的晶體，生長速度快，晶體質(zhì)地堅(jiān)硬，具有良好的導(dǎo)熱性能，有優(yōu)良的光學(xué)特性，很容易用閃光燈泵浦和LD泵浦獲得激光輸出，激光輸出波長為1.06和0.9μm左右，該晶體可作為一種較好的激光晶體。
具體實(shí)施例方式
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)優(yōu)選方式如下實(shí)施例1提拉法生長摻雜濃度為1.0at.％Nd3+的Nd3+:LiLa(MoO4)2激光晶體。
將按配比準(zhǔn)確稱量好的Li2CO3、La2O3、MoO3、Nd2O3混合研磨均勻，壓片后，放入φ45×50mm3的鉑坩鍋中，在馬弗爐中于700℃固相反應(yīng)24小時(shí)；取出后，重新研磨壓片再升溫至700℃反應(yīng)48小時(shí)。將合成好的以上樣品放入鉑坩鍋中，采用提拉法，在空氣氣氛中，生長溫度為975℃、晶體轉(zhuǎn)速為38轉(zhuǎn)/分鐘，拉速為0.5毫米/小時(shí)的情況下，生長出了尺寸為32×25×25mm3的高質(zhì)量的Nd3+含量為1.0at.％的Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體。
實(shí)施例2提拉法生長摻雜濃度為3.0at.％Nd3+的Nd3+:LiLa(MoO4)2激光晶體。
將按配比準(zhǔn)確稱量好的Li2CO3、La2O3、MoO3、Nd2O3混合研磨均勻，壓片后，放入φ45×50mm3的鉑坩鍋中，在馬弗爐中于700℃固相反應(yīng)24小時(shí)；取出后，重新研磨壓片再升溫至800℃反應(yīng)48小時(shí)。將合成好的以上樣品放入鉑坩鍋中，采用提拉法，在空氣氣氛中，生長溫度為977℃、晶體轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分鐘，拉速為0.6毫米/小時(shí)的情況下，生長出了尺寸為30×18×18mm3的高質(zhì)量的Nd3+含量為3.0at.％的Nd3+:LiLa(MoO4)2晶體。
權(quán)利要求
1.一種摻釹鉬酸鑭鋰激光晶體，其特征在于該晶體的分子式為Nd3+:LiLa(MoO4)2，屬于四方晶系，空間群為I4(1)/a(C4h6)，晶胞參數(shù)為a＝b＝5.3308，c＝11.7508，V＝333.933，Dc＝4.63g/cm3；Nd3+的摻雜濃度在0.5at.-15at.％之間。
2.一種權(quán)利要求1所述的的摻釹鉬酸鑭鋰激光晶體的制備方法，該晶體采用提拉法生長，其特征在于晶體生長的參數(shù)為生長溫度977℃左右，提升速度為0.5～1.0毫米/小時(shí)，晶體轉(zhuǎn)速為20～55轉(zhuǎn)/分鐘。
3.一種權(quán)利要求1所述的摻釹鉬酸鑭鋰激光晶體的用途，其特征在于該晶體用于固體激光器中作為激光工作物質(zhì)。
全文摘要
摻釹鉬酸鑭鋰激光晶體及其制備方法和用途，涉及人工晶體領(lǐng)域，特別是涉及一種激光晶體摻釹鉬酸鑭鋰Nd
文檔編號(hào)H01S3/16GK1916244SQ20051009043
公開日2007年2月21日 申請日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者王國富, 黃新陽, 林州斌, 張莉珍 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所