一类铒离子激活3微米波段镓酸盐激光晶体及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一类铒离子激活3微米波段镓酸盐激光晶体及其制备方法。
背景技术：
3微米波段激光在医学、军事、特殊气体检测、以及非线性光学等领域具有重要的应用价值。利用铒离子4111/2到4113/2跃迁实现激光输出是直接获得高光束质量和高性能3微米波段激光的理想途径之一。但现有的该波段激光材料还存在不少缺点，3微米波段激光的输出性能仍未能满足许多实际应用的需求。例如，目前已经商品化的Er:YAG晶体，是一种较为优秀的3微米波段激光基质晶体，但也存在激光上能级荧光寿命过短导致储能特性差、吸收谱带及荧光发射谱带较窄等一些不利于半导体激光泵浦及调Q、锁模脉冲激光输出 的缺点。本发明涉及一类铒离子激活3微米波段镓酸盐激光晶体。该类晶体可被半导体激光泵浦，且激光上能级荧光寿命长，3微米波段荧光发射谱带宽，可满足输出调Q、锁模激光的要求，用其作为增益介质的激光器可用于医学、军事、特殊气体检测、以及非线性光学等领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一类铒离子激活3微米波段镓酸盐激光晶体及其制备方法。为实现上述目的，本发明采取的技术方案是
一类铒离子激活3微米波段激光晶体，该类晶体的化学通式为Erx:AR(1_x)Ga307，其中Er为激活离子，A为Ca、Sr、Ba中的至少一种，R为Y、La、Gd、Lu中的至少一种，X的值根据激光运转需要在O到I之间变化。该类晶体属于四方晶系，空间群为。所述的激光晶体的制备方法，即采用提拉法生长所述激光晶体。所述的激光晶体可用作固体激光器的工作物质，可被半导体激光泵浦，输出3微米波段激光。所述的固体激光器，采用半导体激光作为该固体激光器的泵浦源。所述的激光晶体的制备方法的步骤如下，该方案具有制备流程简单，易于操作，制备过程无污染、无毒害等特点
(1)、以Ca、Sr、Ba、Er、Y、La、Gd、Lu、Ga的氧化物和相应盐类为原料，并按上述材料的化学式称取符合Erx :AR(1_X)Ga3O7计量比的原料；
(2)、将(I)中称取的原料混合物置于玛瑙研钵中充分研磨混合均匀，并用油压机和成型模具，将混合料压制成圆柱形薄片。(3)、将(2)中制得的薄片装入不与晶体组分起化学反应的金属、合金或氧化物等耐高温材料制造的坩锅中，置于高温烧结炉烧结48 72小时，获得单晶生长所需的多晶料饼。烧结温度随晶体组成化学式的不同在900 1200°C之间变化。(4)、将(3)中制得的多晶料饼装入铱金坩锅，置于单晶提拉炉中，进行晶体生长，获得满足激光工作需要的高光学质量单晶。该类单晶生长条件
①生长气氛氮气气氛；
@熔化温度熔化温度为晶体熔点，随晶体化学组成不同，晶体熔点在1400 2000°C之间变化；
CD晶体提拉速度0. 5 I. 2mm/h ；
④晶体转速15 30rpm ；
退火退火降温速率为10 20°C/h。
具体实施例方式实施例I :
称取 21. 52g 的 Er2O3^55. 36g 的 SrCO3>47. 58g 的 Gd2O3 和 106. 49g 的 Ga2O3,将这四种原料一起置于玛瑙研钵中研磨混合均匀，分3次用Φ50_的成型模具及油压机将混合料压成圆饼，置于马弗炉中在1050°C烧结48小时。然后将固相反应合成的产物装入Φ60Χ30πιπι3的铱金坩埚，置于晶体提拉生长炉中，升温熔化。生长的条件为熔化温度1600°C左右，拉速I. Omm/h,转速15rpm,退火降温速率10°C/h。生长得到尺寸大于Φ 25 X 40mm3的优质透明单晶Era3:SrGda7Ga307。该晶体在970nm附近的吸收带半高宽达到了近30nm宽,适合半导体激光泵浦，输出3微米波段激光。实施例2:
称取 21. 52g 的 Er2O3, 74g 的 BaCO3，42. 76g 的 La2O3 和 106. 49g 的 Ga2O3,将这四种原料一起置于玛瑙研钵中研磨混合均匀，分3次用Φ50_的成型模具及油压机将混合料压成圆饼，置于马弗炉中在1050°C烧结48小时。然后将固相反应合成的产物装入Φ60Χ30πιπι3的铱金坩埚，置于晶体提拉生长炉中，升温熔化。生长的条件为熔化温度1650°C左右，拉速I. 2mm/h,转速15rpm,退火降温速率20°C/h。生长得到尺寸大于Φ 20 X 40mm3的优质透明单晶 Er。. 3 BaLa0 7Ga307。
权利要求
1.一类3微米波段激光晶体材料，其特征在于该类晶体的化学通式为Erx:AR (I-X)Ga3O7, 属于四方晶系，空间群为，其中Er为激活离子，A为Ca、Sr、Ba中的至少一种，R为Y、La、Gd、Lu中的至少一种，X的值根据激光运转需要在O到I之间变化。
2.—种权利要求I所述的激光晶体的生长制备方法，其特征在于所述的晶体由提拉法生长。
3.如权利要求I至2所述的激光晶体的用途，其特征在于作为固体激光器的工作物质，可输出3微米波段激光。
4.如权利要求3所述的固体激光器，其特征在于采用半导体激光作为该固体激光器的泵浦源。
全文摘要
本发明提供了一类铒离子激活3微米波段镓酸盐激光晶体及其制备方法。该类激光晶体化学式为Erx:AR(1-x)Ga3O7，其中A为Ca、Sr、Ba中的至少一种，R为Y、La、Gd、Lu中的至少一种，x的值根据激光运转需要在0到1之间变化。该类晶体可被半导体激光泵浦，输出3微米波段激光。该类晶体可用提拉法生长，流程简单，易于操作。
文档编号C30B29/22GK102766906SQ20111024154
公开日2012年11月7日 申请日期2011年8月22日 优先权日2011年5月5日
发明者林炎富, 罗遵度, 陈雨金, 黄建华, 黄艺东, 龚兴红 申请人:中国科学院福建物质结构研究所
文档序号 :
【 8123342 】
技术研发人员：龚兴红,黄艺东,陈雨金,林炎富,黄建华,罗遵度
技术所有人：中国科学院福建物质结构研究所
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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