本發(fā)明專利技術(shù)提供摻釹鉬酸镥鈉激光晶體及其制備方法。該晶體屬于四方晶系，空間群為，晶胞參數(shù)為a=5.1624?，c=11.2397?，V=299.5422?3，Z=2，Dc=5.741?g/cm3。該晶體可采用助熔劑法生長，以60-80at%?Na2Mo2O7為助熔劑，降溫速率為0.5-1.5℃/天，轉(zhuǎn)速為5-30轉(zhuǎn)/分鐘，生長出了高質(zhì)量、較大尺寸的Nd3+:NaLu(MoO4)2晶體，其吸收光譜在817nm處呈現(xiàn)出較大的吸收截面，吸收半峰寬達(dá)到了16nm,?其發(fā)射截面為12.31×10-20cm2，該晶體可望成為一種新的激光晶體，并獲得實(shí)際應(yīng)用。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光電子功能材料
，尤其是涉及一種適合AlGaAs 二極管激光器泵浦的固態(tài)激光器工作物質(zhì)的激光晶體材料。
技術(shù)介紹
自1960年美國的梅曼(T. H. Maiman)在實(shí)驗(yàn)室中用人造紅寶石晶體專利技術(shù)了世界上第一臺(tái)激光器以來，全固態(tài)激光器得到了飛速的發(fā)展。而1961年首次在CaF2 = Sm3+晶體中實(shí)現(xiàn)的激光輸出揭開了大力研究三價(jià)稀土離子作為受激發(fā)射的激活離子固態(tài)激光晶體的序幕。到二十世紀(jì)80年代中期，隨著半導(dǎo)體二極管的迅猛發(fā)展，利用其優(yōu)異性能研制的二極管激光器(LD)作為新型泵浦源來替代傳統(tǒng)的閃光燈作為泵浦源也被廣泛的引入到激光器中，從而大大提高了激光器的輸出效率，促進(jìn)了激光技術(shù)的飛速發(fā)展。LD泵浦激光器是指利用激光二極管作為泵浦源來激勵(lì)激光晶體，產(chǎn)生激光振蕩。這種新型的泵浦源的優(yōu)點(diǎn)·在于 LD具有高得多的光譜和空間亮度、高的光電轉(zhuǎn)換效率、長的壽命和輸出輻射在時(shí)間波形上有更大的靈活性。目前LD的發(fā)光波長己經(jīng)從紫色延伸到中紅外，作為泵浦源的AlGaAs，AlGaIn和InGaAs激光二極管的發(fā)射峰分別處于797 810 nm, 670^690 nm和900 1100 nm，這些范圍覆蓋了 Nd3+等多種三價(jià)稀土離子的主要吸收帶，吸收效率較高，避免了過多的熱損耗。 LD泵浦源對(duì)激光晶體的尺寸要求相對(duì)于閃光燈泵浦源要小的多，放寬了晶體生長尺寸的要求，相對(duì)更容易獲得可以用于研制激光器的介質(zhì)晶體。而且，小尺寸的晶體介質(zhì)可以減少泵浦時(shí)的高能量存儲(chǔ)和隨之而來的激光晶體內(nèi)在的熱能，從而減少了激光器的熱負(fù)荷。目前，LD泵浦源已成為激光器研制中最常用最主要的泵浦源。為了充分利用和發(fā)揮LD泵浦源的優(yōu)勢(shì)，就需要獲得與其相匹配的優(yōu)質(zhì)激光晶體。主要要求在于激光晶體要有較寬的吸收帶。這是由于LD的半峰寬為疒3 nm，波長隨溫度變化率為O. 2^0. 3 nm/°C，所以較寬的吸收帶不僅有利于激光晶體對(duì)泵浦光的吸收，而且降低了對(duì)器件的溫度控制的要求。長的熒光壽命(τ )。熒光壽命長的晶體能在上能級(jí)積累起更多的粒子，增加了儲(chǔ)能能力，有利于器件輸出功率或能量的提高。大的發(fā)射躍遷截面(σ)。由于脈沖和連續(xù)激光閾值分別與ο及ο · τ成反比。故而大的σ更利于實(shí)現(xiàn)激光振蕩。在當(dāng)今激光晶體領(lǐng)域，研究最廣泛的是釹離子摻雜的激光晶體，該離子在808nm附近的吸收帶能夠與AlGaAs的發(fā)射波長相匹配。目前，最好的、已經(jīng)廣泛應(yīng)用于激光器的是Nd3+ = YAG晶體，其綜合性能較優(yōu)良，但是也存在一些缺點(diǎn)，例如吸收半峰寬很窄，且生長相對(duì)較困難。常見的釹離子摻雜的硼酸鹽晶體大多有較好的的物理化學(xué)性能，但是卻存在難以生長大尺寸優(yōu)質(zhì)單晶，量子效率低等缺點(diǎn)。摻釹的二鑰酸鹽激光晶體是近年來研究得較廣泛的一類激光晶體。此類晶體結(jié)構(gòu)簡單，原料價(jià)格低廉，多數(shù)較容易生長，質(zhì)量較好，在808nm附近的吸收較強(qiáng)，具有較大的吸收截面和發(fā)射截面，而且，由于部分晶體里離子的無序性，大大的增加了吸收半峰寬，從而有利于對(duì)AlGaAs 二極管激光器發(fā)射波長的吸收，降低了對(duì)泵浦源穩(wěn)定性的要求。所以，此類化合物為尋找更多的具有優(yōu)良性能的Nd3+離子摻雜的激光晶體提供了廣泛的探索空間。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就在于研制一種新的激光晶體，其具有寬的吸收帶，較大吸收發(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)較高質(zhì)量的激光輸出。鑰酸镥鈉(NaLu (MoO4)2)屬于四方晶系，具有A空間群結(jié)構(gòu)，是一種很好的激光基質(zhì)材料。釹離子作為激光激活離子可摻入晶格中，取代镥離子的晶格位置，其摻雜濃度在 O.5at% 3at%之間。該摻雜晶體的室溫?zé)晒鈮勖?τ )為130 230 μ S，其熒光壽命與釹離子濃度有直接關(guān)系，可根據(jù)不同的需要摻入不同濃度的釹離子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其在817nm附近的吸收半峰寬達(dá)到16nm，遠(yuǎn)大于商業(yè)化生產(chǎn)的釹離子摻雜激光晶體，其吸收截面超過11X 10 20cm2,這也遠(yuǎn)大于一般晶體。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下具體的化學(xué)反應(yīng)式Na2C03+Lu203+4Mo03=2NaLu (MoO4) 2+C02Na2C03+2Mo03=Na2Mo207+C02所用的原料純度及廠家藥品名ψΓ^.[T^ UhO399. 99%中國醫(yī)藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑公司 Na2CO399. 9%中國醫(yī)藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑公司 99. 99%中國醫(yī)藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑公司 NdA99. 99%中國醫(yī)藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑公司通過實(shí)驗(yàn)，我們找到了助熔劑方法生長摻釹鑰酸镥鈉晶體的較理想的助熔劑=Na2Mo2O7及少量的添加劑NaF，并探索出最佳的生長條件，生長出了高質(zhì)量的Nd3+ = NaLu(MoO4)2晶體(見實(shí)施例I和2)。助熔劑方法生長摻釹鑰酸镥鈉晶體，其主要生長條件如下所用助熔劑為Na2Mo2O7，助熔劑的濃度在6(T80at%之間，另外添加少量的NaF作為添加劑，用量在lat-5at%，生長溫度在85(T950°C之間，降溫速率為O. 5 I. 5°C /天，晶體轉(zhuǎn)速為5 30rpm。將生長出的Nd3+: NaLu (MoO4) 2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，其屬于四方晶系，沒空間群，具體晶胞參數(shù)a=5. 1624A，c=ll. 2397A，V=299. 5422A3，Z=2, Dc=5. 741 g/cm3。對(duì)生長出的Nd3+ = NaLu(MoO4)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。從該晶體的室溫下的吸收光譜，可見在40(Tl000nm之間有八個(gè)明顯的吸收譜帶，其最強(qiáng)峰在596nm處,而最讓人感興趣的是峰中心處于817nm的次強(qiáng)吸收帶,其正好處于AlGaAs的發(fā)射波長處，能很好的匹配，其吸收半峰寬達(dá)到16nm，較寬的吸收峰及較大的吸收截面有利于晶體對(duì)泵浦光的吸收。對(duì)于2. 19at%的Nd3+ = NaLu(MoO4)2晶體，817nm處的吸收截面達(dá)到了 11.48X10_2°cm2，其室溫下的熒光光譜在1064nm附近呈現(xiàn)出很強(qiáng)的熒光發(fā)射，其半峰寬為14nm，發(fā)射截面為12. 31X10_2°cm2，熒光壽命為126. 7 μ S。本專利技術(shù)的摻釹鑰酸镥鈉晶體，能夠用助熔劑法較快地生長出質(zhì)量優(yōu)良的晶體，生長工藝簡便，原料易得，機(jī)械性能良好，且具有優(yōu)良的光學(xué)特性，能夠直接使用LD泵浦等諸多優(yōu)點(diǎn)，該晶體可作為一種較好的激光晶體。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本專利技術(shù)的保護(hù)范 圍。實(shí)施例I :以Na2Mo2O7為助熔劑生長摻雜濃度為O. 5at. % Nd3+的Nd3+: NaLu (MoO4) 2激光晶體。采用助熔劑法，在Φ60Χ50πιπι鉬坩鍋中，生長原料與助溶劑的摩爾比為NaLu (MoO4) 2: Na2Mo207=2:3 (摩爾比)，慘入 O. 5at% 的 Nd3+ 離子，并加入約 lat% 的 NaF 作為添加劑，用以降低粘度，改善晶體生長環(huán)境。晶體生長溫度為915 — 865°C,以TC /天的降溫速率，10轉(zhuǎn)/分鐘的晶體轉(zhuǎn)速，生長出了尺寸為25 X 18 X 9mm3的高質(zhì)量的Nd3+:NaLu(MoO4)2晶體。經(jīng)ICP (等離子發(fā)射光譜)分析表明晶體中Nd3+離子含量為本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種摻釹鉬酸镥鈉激光晶體，其特征在于：該晶體的分子式為Nd3+:NaLu(MoO4)2，屬于四方晶系，具有空間群結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a=5.1624？，c=？11.2397？，V=299.5422？3，Z=2，Dc=5.741？g/cm3。FDA0000228948791.jpg
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王國富，余意，張莉珍，黃溢聲，林州斌，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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