專利名稱：鐿摻雜硼酸釔鈣可調(diào)諧激光晶體及其制備和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及晶體材料領域，特別涉及一種可調(diào)諧激光晶體。
背景技術：
在激光技術及其應用中，1微米波長處可調(diào)諧的激光光源是十分重要的，從工業(yè)上的激光測量、加工和科學技術上采用的多種相干光源到軍事上的定向，測距，跟蹤，制導和激光在國民經(jīng)濟許多領域的應用中無不采用這種激光。
Ca3Y2(BO3)4晶體結構屬于正交晶系，空間群為Pnma，晶胞參數(shù)為a＝7.1690(4)，b＝15.4758(8)，c＝8.5587(6)，V＝949.55(10)3，Mr＝537.51，Z＝2，Dc＝3.8g/cm3。Ca3YbxY2-x(BO3)3晶體(x＝0.05-0.20)具有良好的物化性能，不潮解，硬度高，晶體從850nm到1000nm存在著一個寬帶吸收峰，峰值波長為977nm，其FWHM是12nm；從927.95nm到1102.7nm存在著一個寬帶熒光發(fā)射峰，峰值波長為1025nm，其半高寬FWHM為98nm，作為激光增益介質，有利于采用LD泵浦，并且可以在＞1000nm～1100nm波段產(chǎn)生可調(diào)諧激光輸出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于公開一種能夠實現(xiàn)1000nm～1100nm波段可調(diào)諧激光輸出一種可調(diào)諧激光晶體。
本發(fā)明提供的Yb:Ca3Y2(BO3)3晶體，采用Ca3Y2(BO3)4晶體為基質晶體，Yb3+作為激活離子。
采用提拉法生長Yb:Ca3Y2(BO3)3晶體，所用的原料是H3BO3，CaCO3和Gd2O3，Er2O3，Tm2O3，Yb2O3。
把原料裝入銥坩堝內(nèi)，為了避免銥坩堝的氧化，首先把爐子內(nèi)的氣體抽出，再把氮氣充入，然后升溫到比熔點高的溫度，恒溫使得原料熔化完全。然后在鉑-銥絲上自然成核結晶，并開始生長。生長結束后，將晶體提離液面，然后退火降至室溫，可得到透明晶體。
切割加工出一定尺寸、優(yōu)質的Ca3YbxY2-x(BO3)3晶體，并進行吸收和發(fā)射光譜的測試研究，確定具體的泵浦源和激光發(fā)射波長，針對這些波長數(shù)據(jù)，進行諧振腔腔鏡的鍍膜，設計出合適的激光諧振腔，采用包括LD在內(nèi)的合適泵浦源，進行激光實驗，實現(xiàn)1000nm～1100nm波段可調(diào)諧激光輸出。
在激光技術及其應用中，1000nm～1100nm波長處可調(diào)諧的激光光源是十分重要的，從工業(yè)上的激光測量、加工和科學技術上采用的多種相干光源到軍事上的定向，測距，跟蹤，制導和激光在國民經(jīng)濟許多領域的應用中無不采用這種激光。


附圖為Ca3YbxY2-x(BO3)3晶體激光實驗示意圖。
具體實施例方式實施例一晶體提拉法生長所用的儀器是DJL-400的中頻提拉爐，中頻電源型號為KGPF25-0.3-2.5。采用Pt/Pt-Rh的熱電偶和型號為815EPC的歐路表控溫。所采用的坩堝是Ф55mm×30mm的銥坩堝，所用的原料是分析純的H3BO3，CaCO3和4N級的Y2O3，Er2O3，Tm2O3，Yb2O3。根據(jù)下列化學反應式配制原料6CaCO3+0.05Re2O3+1.95Y2O3+8H3BO3→2Ca3Re0.05Y1.95(BO3)4+6CO2-+12H2O↑
把原料混合均勻，壓成片狀，置于鉑坩堝中，為了避免由于H3BO3的快速分解帶走B2O3成分，使得組分偏離，燒結開始時以50℃/h緩慢升溫到500℃，然后再以150℃/h緩慢升溫到燒結的預定溫度，重復此過程，直至X射線粉末衍射的結果不變?yōu)橹埂?br> 把原料裝入Ф55mm×30mm的銥坩堝內(nèi)，為了避免銥坩堝的氧化，首先把爐子內(nèi)的氣體抽出，使得爐子內(nèi)的氣壓達到10-3Pa，再把0.04MPa的氮氣充入，然后升溫到比熔點高500℃的溫度，恒溫1小時，使得原料熔化完全。然后在鉑-銥絲上自然成核結晶，并開始生長。籽晶桿的提拉速率為1.3～1.5mm/h，降溫速率為2～10℃/h，籽晶桿的轉動速率為12～20r.p.m.，生長結束后，將晶體提離液面，然后以10～30℃/h的速率降至室溫，得到尺寸為φ20mm×50mm的透明晶體。
實施例二采用977nm波段的半導體激光光源作為泵浦源泵浦3mm厚的塊狀Ca3YbxY2-x(BO3)3晶體(x＝0.05～0.20)可調(diào)諧激光晶體。實驗裝置如附圖所示。圖中1是塊狀Ca3YbxY2-x(BO3)3晶體(x＝0.05～0.20)晶體；2是977nm波段的半導體激光泵浦源；3是對λ＝1000nm～1100nm波長全反射和對977nm波段透射的介質鏡；4是對λ＝1000nm～1100nm波長部分透射和對980nm波段全反射的介質鏡；5是LPE-1A激光能量計。
權利要求
1.鐿摻雜硼酸釔鈣可調(diào)諧激光晶體，其特征在于該晶體化學式為Yb:Ca3Y2(BO3)3晶體，采用Ca3Y2(BO3)4晶體為基質晶體，Yb3+作為激活離子。
2.一種權利要求1的激光晶體的制備方法，其特征在于該晶體采用提拉法生長。
3.一種權利要求1的激光晶體的用途，其特征在于該晶體用于實現(xiàn)1000nm～1100nm波段可調(diào)諧激光輸出。
全文摘要
鐿摻雜硼酸釔鈣可調(diào)諧激光晶體及其制備和應用本發(fā)明涉及晶體材料領域，特別涉及一種可調(diào)諧激光晶體。該晶體化學式為Yb:Ca
文檔編號C30B15/00GK101089240SQ20061009146
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月13日 優(yōu)先權日2006年6月13日
發(fā)明者涂朝陽, 游振宇, 王燕, 李堅富, 朱昭捷 申請人:中國科學院福建物質結構研究所