專(zhuān)利名稱(chēng)：摻釹釩酸鑭鈣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)明屬于光電子材料技術(shù)領(lǐng)域中的人工晶體和晶體生長(zhǎng)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)：
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(lái)，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(lái)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(zhǎng)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(lái)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(guó)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(zhǎng)出高光學(xué)質(zhì)量、大尺寸的優(yōu)質(zhì)激光晶體材料，而且該晶體要適合于LD泵浦。同時(shí)，由于藍(lán)綠色激光在科研、民用、國(guó)防等領(lǐng)域均獲得廣泛的應(yīng)用，因此研究能直接產(chǎn)生藍(lán)綠色激光或經(jīng)倍頻等其它方法獲得藍(lán)綠色激光輸出的激光晶體，也是晶體材料研究的熱點(diǎn)。
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，能夠直接使用閃光燈和LD泵浦的，可產(chǎn)生1064nm和880nm波長(zhǎng)的激光輸出，經(jīng)倍頻后可獲得435-460nm波長(zhǎng)的藍(lán)色激光輸出，且具有較高轉(zhuǎn)換效率的激光晶體材料。摻釹釩酸鑭鈣(Nd3+:Ca2La0.67(VO4)2)晶體是一種同成分熔化的化合物，可以采用提拉法生長(zhǎng)。具體的化學(xué)反應(yīng)式如下0.33La2O3+2CaCO3+V2O5＝Ca2La0.67(VO4)2+2CO2所用的原料純度及廠家如下
提拉法生長(zhǎng)Nd3+:Ca2La0.67(VO4)2晶體，其主要生長(zhǎng)條件如下生長(zhǎng)是在銥金坩鍋中、惰性氣體(如N2、Ar等)氣氛下進(jìn)行，晶體生長(zhǎng)的參數(shù)為生長(zhǎng)溫度1600℃，提升速度為1.0～2.0毫米/小時(shí)，晶體轉(zhuǎn)速為15～25轉(zhuǎn)/分鐘。
將生長(zhǎng)出的晶體，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，其屬于三方晶系，晶胞參數(shù)為a＝9.65，c＝3.82，V＝3063，Z＝3。
將生長(zhǎng)出的Nd3+:Ca2La0.67(VO4)2晶體，進(jìn)行吸收光譜、熒光光譜及熒光壽命等的分析測(cè)試，結(jié)果表明Nd3+:Ca2La0.67(VO4)2晶體的主吸收峰在808nm，吸收躍遷截面為25.28×10-20cm2，半峰寬(FWHM)為24nm，在808nm處較大的吸收躍遷截面非常適合于采用AsGaAl半導(dǎo)體激光來(lái)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1064nm處的發(fā)射躍遷截面σem為2.25×10-19cm2，半峰寬(FWHM)為28.8nm，熒光壽命為148μs，Nd3+:Ca2La0.67(VO4)2晶體在1064nm處能得到較大的激光輸出。其在880nm處的發(fā)射躍遷截面為4.8×10-19cm2，半峰寬(FWHM)為12.6nm，Nd3+:Ca2La0.67(VO4)2晶體在880nm處的發(fā)射躍遷截面比較大，有利于晶體在880nm處產(chǎn)生激光輸出。因此，該晶體經(jīng)非線性晶體倍頻后，可以激發(fā)產(chǎn)生435-460nm波長(zhǎng)的藍(lán)色激光輸出。
摻釹釩酸鑭鈣激光晶體及其制備方法和用途，其發(fā)明的Nd3+:Ca2La0.67(VO4)2晶體可用提拉法非常容易地生長(zhǎng)出質(zhì)量較好的晶體，生長(zhǎng)工藝穩(wěn)定，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)性能，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(zhǎng)為1064nm和880nm。該晶體可作為一種較好的激光晶體，有實(shí)際應(yīng)用前景及使用價(jià)值。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例提拉法生長(zhǎng)摻雜濃度為0.09at％Nd3+:Ca2La0.67(VO4)2激光晶體。
將按化學(xué)計(jì)量比準(zhǔn)確稱(chēng)量好的La2O3、CaCO3、V2O5和Nd2O3混合研磨均勻，壓片后，放入φ80×100mm3的剛玉坩鍋中，在馬弗爐中于1000℃固相反應(yīng)24小時(shí)，取出后，再研磨、壓片，升溫至1200℃反應(yīng)36小時(shí)。將合成好的以上樣品裝入φ45×35mm3的銥金坩鍋中，放入提拉爐中，采用提拉法，在N2氣氛中，生長(zhǎng)溫度為1600℃、晶體轉(zhuǎn)速為15轉(zhuǎn)/分鐘，拉速為1.5毫米/小時(shí)的情況下，生長(zhǎng)出了尺寸為φ20×30mm3的高質(zhì)量Nd3+:Ca2La0.67(VO4)2晶體。
權(quán)利要求
1.一種摻釹釩酸鑭鈣激光晶體，其特征在于該晶體的分子式為Nd3+:Ca2La0.67(VO4)2，，Nd3+摻雜濃度在0.05-10at％之間。屬于三方晶系，晶胞參數(shù)為a＝9.65，c＝3.82，V＝3063，Z＝3。
2.一種權(quán)利要求1的摻釹釩酸鑭鈣激光晶體的制備方法，其特征在于該晶體采用提拉法生長(zhǎng)。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于該提拉法的具體生長(zhǎng)參數(shù)為惰性氣體氣氛中，生長(zhǎng)溫度1600℃，提拉速度為1.0-2.0毫米/小時(shí)，晶體轉(zhuǎn)速為15-25轉(zhuǎn)/分鐘。
4.一種權(quán)利要求1的摻釹釩酸鑭鈣激光晶體的用途，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)，使用閃光燈或激光二極管作為泵浦源，激發(fā)產(chǎn)生1064nm波長(zhǎng)的激光輸出。
5.一種權(quán)利要求1的摻釹釩酸鑭鈣激光晶體的用途，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)，使用閃光燈或激光二極管作為泵浦源，激發(fā)產(chǎn)生880nm波長(zhǎng)的激光輸出。
6.一種權(quán)利要求1的摻釹釩酸鑭鈣激光晶體的用途，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)，使用閃光燈或激光二極管作為泵浦源，經(jīng)非線性晶體倍頻后，激發(fā)產(chǎn)生435-460nm波長(zhǎng)的藍(lán)色激光輸出。
全文摘要
摻釹釩酸鑭鈣激光晶體及其制備方法和用途，涉及人工晶體領(lǐng)域。采用提拉法生長(zhǎng)，在1600℃，以15－25轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速，1.0－2.0毫米/小時(shí)的拉速，生長(zhǎng)出了高質(zhì)量、較大尺寸的Nd
文檔編號(hào)H01S3/17GK101078133SQ20061008238
公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2006年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月25日
發(fā)明者王國(guó)富, 范俊梅, 林州斌, 張莉珍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所