【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于激光增益介質(zhì)材料，具體涉及一種中紅外激光材料及中紅外激光發(fā)生裝置。
技術(shù)介紹
1、波長(zhǎng)在3-5μm的中紅外激光在紅外光譜、紅外遙感、紅外對(duì)抗、紅外醫(yī)療、大氣監(jiān)測(cè)、有毒氣體檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。實(shí)際的應(yīng)用對(duì)中紅外激光器提出全固態(tài)、小型化、高穩(wěn)定性等要求。由于傳統(tǒng)的氧化物基質(zhì)具有高的聲子能量(～800cm-1)，多聲子熒光淬滅導(dǎo)致氧化物固態(tài)激光的輸出波長(zhǎng)很難超過(guò)3μm。通常需要非線(xiàn)性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)才能輸出3-5μm固態(tài)激光；然而，該方案對(duì)泵浦源要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性相對(duì)較差，很難推廣應(yīng)用。
2、dy3+、pr3+、ho3+、er3+等稀土離子可提供3-5μm中紅外光發(fā)射譜；國(guó)內(nèi)外研究者嘗試將該類(lèi)稀土離子摻入低聲子能量的鹵化物、硫化物基質(zhì)中，以期獲得中紅外激光直接抽運(yùn)輸出。氟化物基質(zhì)聲子能量仍然較高，僅能用于3μm左右的激光輸出；kpb2cl5、lacl3等基質(zhì)易潮解，無(wú)法作為實(shí)用的激光基質(zhì)材料。
3、美國(guó)加利福尼亞大學(xué)和俄羅斯普通物理所采用1.32μm@nd:yag激光泵浦dy3+:caga2s4和dy3+:pbga2s4晶體，分別實(shí)現(xiàn)了4.31-4.38μm和4.3-4.7μm的激光輸出，驗(yàn)證了稀土離子摻雜硫化物基質(zhì)晶體輸出3.0-5.0μm中紅外激光的可行性。然而，具有相同結(jié)構(gòu)的mga2s4(m＝ca,pb)晶體極易沿[001]晶面解理；而且，由于非等價(jià)dy3+離子摻雜造成電荷不平衡，本征缺陷電荷補(bǔ)償導(dǎo)致團(tuán)簇以及高熔點(diǎn)稀土硫化物沉淀相形成，影響dy3+離子摻雜濃度和均勻性。因此，無(wú)法
4、中國(guó)專(zhuān)利[cn?109713560?a]公開(kāi)了面向3.0-5.0μm全固體激光器的中紅外鐵鉺雙摻激光晶體，采用雙摻的鐵鉺離子作為激活離子，氟化物、氯化物、溴化物以及pbga2s4晶體作為激光基質(zhì)材料。該專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)三價(jià)鉺離子(er3+離子)共摻敏化二價(jià)鐵離子(fe2+離子)，實(shí)現(xiàn)晶體的ld泵浦。然而，其采用的激光基質(zhì)仍具有短板，氟化物聲子能量仍然較高，很難實(shí)現(xiàn)3-5μm固態(tài)激光輸出；氯化物和溴化物質(zhì)軟、易潮解，無(wú)法作為實(shí)用的激光基質(zhì)材料。
5、中國(guó)專(zhuān)利[cn?109713561?a]公開(kāi)了面向2.6-4.0μm中紅外全固體激光器的鈷鉺雙摻激光晶體，采用雙摻的鈷鉺離子作為激活離子，氟化物、氯化物、溴化物以及pbga2s4晶體作為激光基質(zhì)材料。該專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)三價(jià)鉺離子(er3+離子)共摻敏化二價(jià)鐵離子(co2+離子)，實(shí)現(xiàn)晶體的ld泵浦。然而，其采用的激光基質(zhì)仍具有短板，氟化物聲子能量仍然較高，很難實(shí)現(xiàn)3μm以上的固態(tài)激光輸出；氯化物和溴化物質(zhì)軟、易潮解，無(wú)法作為實(shí)用的激光基質(zhì)材料。
6、綜上所述，采用現(xiàn)有的低聲子能量mga2s4(m＝ca,pb)、kpb2cl5、lacl3等晶體作為3.0-5.0μm中紅外激光基質(zhì)，無(wú)法得到實(shí)際的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有3-5μm中紅外激光材料的不足，本專(zhuān)利技術(shù)提出的中紅外激光材料采用aeln2s4作為基質(zhì)材料，采用稀土離子作為激活離子；其中：ae為mg、ca、sr或ba；ln為la、sc、y、或lu；所獲得的材料聲子能量低、物化性能穩(wěn)定、對(duì)稱(chēng)性高、易于制備大尺寸激光元件、可采用ld泵浦直接抽運(yùn)輸出。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：
3、本專(zhuān)利技術(shù)的第一個(gè)目的是提供一種中紅外激光材料，所述中紅外激光材料采用aeln2s4作為基質(zhì)材料，采用稀土離子作為激活離子；其中：ae為mg、ca、sr或ba；ln為la、sc、y、或lu。優(yōu)選的，所述稀土離子為pr3+、er3+、ho3+或dy3+。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的中紅外激光材料為pr3+:mgln2s4。
4、本專(zhuān)利技術(shù)的第二個(gè)目的是提供一種中紅外激光發(fā)生裝置，其包括激光泵浦源，以及沿所述激光泵浦源輸出激光光路設(shè)置的諧振腔；所述諧振腔包括沿光路設(shè)置的輸入鏡、激光晶體和輸出鏡；所述激光晶體為上述第一個(gè)目的中所述的中紅外激光材料。優(yōu)選的，所述激光泵浦源采用波長(zhǎng)1.32-1.71μm的ld泵浦。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述激光泵浦源采用波長(zhǎng)1.32μm、1.55μm、1.60μm、1.71μm的ld泵浦。
5、本專(zhuān)利技術(shù)具有以下有益效果：
6、本專(zhuān)利技術(shù)提供的中紅外激光材料，以具有立方結(jié)構(gòu)的稀土硫化物aeln2s4晶體作為基質(zhì)材料，物化性能穩(wěn)定，晶體結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性高，其含有較強(qiáng)的ae-s、ln-s鍵決定其具有很好的機(jī)械性能，不會(huì)出現(xiàn)晶體解理問(wèn)題；ln離子格位可摻入價(jià)態(tài)相同、離子半徑相近的同族稀土激活離子，不會(huì)存在價(jià)態(tài)不同導(dǎo)致沉淀相形成的問(wèn)題。
7、本專(zhuān)利技術(shù)采用與基質(zhì)材料中l(wèi)n離子半徑較為接近的稀土離子(pr3+、er3+、ho3+或dy3+)作為激活離子，可采用ld泵浦提供3.5-5.5μm中紅外譜，無(wú)需共摻敏化離子。所構(gòu)筑的中紅外激光發(fā)生裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。
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1.一種中紅外激光材料，其特征在于：所述中紅外激光材料采用AELn2S4作為基質(zhì)材料，采用稀土離子作為激活離子；其中：AE為Mg、Ca、Sr或Ba；Ln為L(zhǎng)a、Sc、Y、或Lu。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中紅外激光材料，其特征在于：所述稀土離子為Pr3+、Er3+、Ho3+或Dy3+。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中紅外激光材料，其特征在于：其為Pr3+:MgLn2S4。
4.一種中紅外激光發(fā)生裝置，其特征在于：包括激光泵浦源，以及沿所述激光泵浦源輸出激光光路設(shè)置的諧振腔；所述諧振腔包括沿光路設(shè)置的輸入鏡、激光晶體和輸出鏡；所述激光晶體為如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的中紅外激光材料。
5.如權(quán)利要求4所述的中紅外激光發(fā)生裝置，其特征在于，所述激光泵浦源采用波長(zhǎng)1.32-1.71μm的LD泵浦。
6.如權(quán)利要求5所述的中紅外激光發(fā)生裝置，其特征在于，所述激光泵浦源采用波長(zhǎng)1.32μm、1.55μm、1.60μm、1.71μm的LD泵浦。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種中紅外激光材料，其特征在于：所述中紅外激光材料采用aeln2s4作為基質(zhì)材料，采用稀土離子作為激活離子；其中：ae為mg、ca、sr或ba；ln為la、sc、y、或lu。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中紅外激光材料，其特征在于：所述稀土離子為pr3+、er3+、ho3+或dy3+。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中紅外激光材料，其特征在于：其為pr3+:mgln2s4。
4.一種中紅外激光發(fā)生裝置，其特征在于：包括...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃昌保，蔣浩然，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：安徽芯享半導(dǎo)光電科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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