摻鐿硼酸鑭鎂激光晶體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種摻鐿硼酸鑭鎂（Yb3+:LaMgB5O10）激光晶體及其生長方法。該晶體屬于單斜晶系，P21/c空間群，晶胞參數(shù)：β=131.52°,Z=4，Dc=3.92g/cm3。該晶體可采用助熔劑法生長，以Li2O-B2O3-LiF為混合助熔劑，生長溫度900-980℃之間，降溫速率為0.5-3℃/天，轉(zhuǎn)速為5-30轉(zhuǎn)/分鐘，生長出了高質(zhì)量、較大尺寸的Yb3+:LaMgB5O10單晶。該晶體呈現(xiàn)出較寬的吸收和發(fā)射譜帶。該晶體可成為一種新的超短脈沖激光晶體，并獲得實際應(yīng)用。
【專利說明】摻鐿硼酸鑭鎂激光晶體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電子功能材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種作為超快固態(tài)激光器中工作物質(zhì)的激光晶體材料。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著激光技術(shù)的迅猛發(fā)展，激光器在光學(xué)、通訊、醫(yī)學(xué)、軍事等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是全固態(tài)激光器，因其體積小、價格低、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點倍受人們的關(guān)注。全固態(tài)激光器一般都是通過由激光二極管泵浦激光晶體產(chǎn)生激光輸出，激光晶體是其核心。激光晶體由基質(zhì)晶體和激活離子組成，其主要物理和化學(xué)性質(zhì)由基質(zhì)晶體決定，而其光譜特性則主要取決于激活離子。
[0003]鐿離子(Yb3+)激活的激光晶體，其吸收帶位于0.9~1.1ym范圍，在~Iym處產(chǎn)生寬帶熒光發(fā)射，發(fā)射截面大，有利于產(chǎn)生超快激光。與傳統(tǒng)的Nd3+離子激光晶體相比，它具有以下眾多優(yōu)點:(I)能級結(jié)構(gòu)簡單，僅有基態(tài)2F7/2和激發(fā)態(tài)2F5/2，不存在激發(fā)態(tài)吸收和上轉(zhuǎn)換，光轉(zhuǎn)換效率高；(2)泵浦與激光波長非常接近，量子缺陷低，具有大的本征激光效率，理論上量子效率高達90% ；(3)泵浦與激光上能級非?？拷?，無輻射馳豫引起的熱負荷低，僅為摻Nd3+材料的三分之一 ；(4)可摻雜較高濃度，熒光壽命長，為摻Nd3+材料的三倍多，有利于儲能；(5)分裂的斯塔克能級使得摻鐿的激光晶體呈現(xiàn)出不同程度的寬帶吸收和發(fā)射。其在980nm處寬的吸收帶與成熟的InGaAs激光二極管(LD)泵浦源能有效耦合，有利于采用LD泵浦。其寬帶發(fā)射是研制超短脈沖激光器的先決條件，峰寬越大越有利于獲得超短脈沖。目前，能夠?qū)崿F(xiàn)超短脈沖輸出的摻鐿的激光材料還比較少，且脈寬也較大，盡管摻鐿的玻璃材料比摻 鐿的晶體有更短的脈沖輸出，但是玻璃材料的的能量利用率很低，整體性能也不夠理想。迄今為止，尚無理想的商品化的摻鐿激光材料。目前，國內(nèi)外都在積極尋找各種物理、化學(xué)、熱學(xué)及機械性能優(yōu)異，且易于生長出高質(zhì)量、大尺寸的新型摻鐿激光晶體。鐿離子摻雜的激光晶體已成為激光材料研究領(lǐng)域的熱點之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就在于研制一種新的摻鐿激光晶體，其具有寬的吸收和發(fā)射譜帶，較大的吸收和發(fā)射截面，適合于采用LD泵浦，具有較好的各種綜合性能，能夠?qū)崿F(xiàn)較高功率的超短脈沖激光輸出。
[0005]硼酸鑭鎂(LaMgB5Oltl)屬于單斜晶系，具有P21/c空間群結(jié)構(gòu)，有較好的熱學(xué)、機械等物化性能，是一種很好的激光基質(zhì)材料。鐿離子作為激光激活離子可摻入晶格中，取代鑭離子的晶格位置，粉末衍射分析表明其摻雜濃度可為0.2at%~ 15at%，其具有較寬的吸收譜和較寬的熒光譜，從而獲得一種新的激光晶體摻鐿硼酸鑭鎂(Yb3+:LaMgB501(l)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]具體的化學(xué)反應(yīng)式:
[0008](1-x) La203+xYb203+2Mg0+10H3B03=2La(1_x) YbxMgB5O10+15H20 所用的原料純度及廠家:
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種摻鐿硼酸鑭鎂激光晶體，其特征在于:所述晶體的分子式為Yb3+ = LaMgB5Oltl,屬于單斜晶系，P21/c空間群結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a=8.807A, b=7.61lA, c=12.73lA,β =131.52°，ν=638.93Α' ζ=4, Dc=3.92g/cm3。
2.如權(quán)利要求1所述的激光晶體，其特征在于:作為摻雜離子的Yb3+離子，其摻雜濃度在0.2at%~15at%之間。
3.—種權(quán)利要求1所述激光晶體的制備方法，采用助熔劑法，其特征在于:所用助熔劑為Li2O-B2O3-LiF混合助熔劑，LaMgB5O10與助熔劑的摩爾量為1:0.5~2.0,生長溫度在900~980°C之間，降溫速率為0.5~3°C /天，晶體轉(zhuǎn)速為5~30轉(zhuǎn)/分鐘。
【文檔編號】C30B9/12GK103866387SQ201410130054
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】黃溢聲, 王國富, 林州斌, 張莉珍, 孫士家 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所