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)明涉及光電子晶體領(lǐng)域，尤其是涉及可應(yīng)用于固體激光和激光的受激拉曼頻移的一類鉬酸鹽晶體及其生長制備。
背景技術(shù)：
隨著激光技術(shù)的發(fā)展，具有激光和變頻復(fù)合功能的晶體材料，由于有著技術(shù)上的重要意義已經(jīng)越來越引起人們的注意。
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。晶體材料由于其密度高，可確保激光和受激拉曼散射活性材料有最好的相互作用和高增益；晶體中原子和分子排列的高度對稱性抑制了頻率分散和譜線加寬，并將所有受激拉曼散射活性離子調(diào)整到共振，使其增益和轉(zhuǎn)換效率增加。鉬酸鹽晶體中含有強共價鍵分子基團(tuán)(MoO4)2-，是一種較好的拉曼介質(zhì)，而且物化性能穩(wěn)定，制備成本低廉。在這些晶體中摻入激活離子，也可成為激光晶體，進(jìn)而在同一塊晶體上直接產(chǎn)生受激拉曼散射激光，因而受到廣泛的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
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的受激拉曼頻移的鉬酸鹽晶體。
本發(fā)明的激光晶體的分子式為R2xBi2(1-x)(MoO4)3(R＝Ti、Cr、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb等，x介于0到1之間)，其中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Bi3+離子位置的某種稀土或過渡金屬離子，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。該晶體為單斜晶系，空間群為P21/c，晶體的單胞參數(shù)為a＝7.685，b＝11.491，c＝11.929，β＝115.4°，D＝6.26g/cm3，晶胞參數(shù)隨x值的變化而有細(xì)微變化，在空氣中不潮解。該類基質(zhì)晶體除了鑭系或過渡金屬元素帶來的特征譜線外，在450nm至3000nm波段透明。
本發(fā)明采用提拉法生長采用Bi2O3、過渡族或稀土氧化物R2O3和MoO3為原料，將固相反應(yīng)后的產(chǎn)物置于晶體提拉生長爐進(jìn)行晶體生長。
本發(fā)明的R2xBi2(1-x)(MoO4)3類晶體具有良好的光學(xué)、機械和熱導(dǎo)性能，較高的化學(xué)穩(wěn)定性，較強的受激拉曼效應(yīng)，而且可以用提拉法生長，制備成本較低。該類晶體可作為固體激光器的工作介質(zhì)，被閃光燈、半導(dǎo)體激光或其他光源泵浦而輸出固體激光。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)。
具體實施例方式
實例1單晶Nd0.02Bi1.98(MoO4)3的制備稱取0.83g的Nd2O3、113.19g的Bi2O3和107g的MoO3，將這三種原料一起置于瑪瑙研缽中研磨混合均勻，用油壓機以2.5噸/cm2的壓強壓成薄片，置于馬弗爐中在550℃燒結(jié)24小時。然后將固相反應(yīng)合成的產(chǎn)物裝入φ40×40mm3的鉑坩堝，置于晶體提拉生長爐中，升溫熔化。生長的條件為熔化溫度680℃左右，在高出熔點30℃左右恒溫3小時，緩慢降溫至熔點以上5℃左右，引入籽晶。經(jīng)引種、放肩、等徑生長，拉速0.5～1mm/h，轉(zhuǎn)速15～20rpm，縱向的固液界面溫度差為10～30℃，最后退火完成生長過程。生長得到尺寸大于φ15×20mm3的優(yōu)質(zhì)透明單晶Nd0.02Bi1.98(MoO4)3。該晶體在空氣中不潮解，其單胞參數(shù)為a＝7.685，b＝11.491，c＝11.929，β＝115.4°，D＝6.26g/cm3。該晶體1064nm波長處的折射率為2.21，1064nm處的發(fā)射截面為7.99×10-20cm2。
實例2單晶Er0.02Bi1.98(MoO4)3的制備稱取0.94g的Er2O3、113.18g的Bi2O3和107.0g的MoO3，將這三種原料一起置于瑪瑙研缽中研磨混合均勻，用油壓機以2.5噸/cm2的壓強壓成薄片，置于馬弗爐中在550℃燒結(jié)24小時。然后將固相反應(yīng)合成的產(chǎn)物裝入φ40×40mm3的鉑坩堝，置于晶體提拉生長爐中，升溫熔化。生長的條件為熔化溫度680℃左右，在高出熔點30℃左右恒溫3小時，緩慢降溫至熔點以上5℃左右，引入籽晶。經(jīng)引種、放肩、等徑生長，拉速0.5～1mm/h，轉(zhuǎn)速15～20rpm，縱向的固液界面溫度差為10～30℃，最后退火完成生長過程。生長得到尺寸大于φ15×20mm3的優(yōu)質(zhì)透明單晶Er0.02Bi1.98(MoO4)3。
實例3單晶Yb0.04Bi1.96(MoO4)3的制備稱取1.93g的Yb2O3、112.03g的Bi2O3和107.0g的MoO3，將這三種原料一起置于瑪瑙研缽中研磨混合均勻，用油壓機以2.5噸/cm2的壓強壓成薄片，置于馬弗爐中在550℃燒結(jié)24小時。然后將固相反應(yīng)合成的產(chǎn)物裝入φ40×40mm3的鉑坩堝，置于晶體提拉生長爐中，升溫熔化。生長的條件為熔化溫度680℃左右，在高出熔點30℃左右恒溫3小時，緩慢降溫至熔點以上5℃左右，引入籽晶。經(jīng)引種、放肩、等徑生長，拉速0.5～1mm/h，轉(zhuǎn)速15～20rpm，縱向的固液界面溫度差為10～30℃，最后退火完成生長過程。生長得到尺寸大于φ15×20mm3的優(yōu)質(zhì)透明單晶Yb0.04Bi1.96(MoO4)3。
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R2xBi2(1 -x)(MoO4)3，R＝Ti、Cr、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm或Yb，x介于0到1之間，該晶體為單斜晶系，空間群為P21/c，晶體的單胞參數(shù)為a＝7.685，b＝11.491，c＝11.929，β＝115.4°，D＝6.26g/cm3，晶胞參數(shù)隨x值的變化而有細(xì)微變化。
2.一種權(quán)利要求1的鉬酸鹽晶體，其特征在于該晶體分子式為Nd0.02Bi1.98(MoO4)3。
3.一種權(quán)利要求1的鉬酸鹽晶體，其特征在于該晶體分子式為Er0.02Bi1.98(MoO4)3。
4.一種權(quán)利要求1的鉬酸鹽晶體，其特征在于該晶體分子式為Yb0.04Bi1.96(MoO4)3。
5.一種權(quán)利要求1至4任一的鉬酸鹽晶體的制備方法，其特征在于采用提拉法生長。
6.一種權(quán)利要求1至4任一的鉬酸鹽晶體的用途，其特征在于作為固體激光器工作物質(zhì)。
7.一種權(quán)利要求1至4任一的鉬酸鹽晶體的用途，其特征在于作為受激拉曼頻移材料。
8.一種權(quán)利要求1至4任一的鉬酸鹽晶體的用途，其特征在于作為自受激拉曼頻移激光材料，在一定波長范圍內(nèi)輸出一系列不同波長的激光。
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R
文檔編號C30B15/00GK101054728SQ20061007760
公開日2007年10月17日 申請日期2006年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月11日
發(fā)明者龔興紅, 林炎富, 黃藝東, 陳雨金, 羅遵度, 譚奇光 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所