摻釹鎢酸鋰鑭鋇激光晶體及其制備方法和用途的制作方法

專利名稱：摻釹鎢酸鋰鑭鋇激光晶體及其制備方法和用途的制作方法
技術領域：
本發明屬于光電子功能材料技術領域，特別是涉及作為固態激光器中的工作物質的激光晶體。
背景技術：
激光晶體是固體激光器的工作物質，它是指以晶體為基質，通過分立的發光中心吸收泵浦光能量并將其轉化為激光輸出的發光材料。固體激光工作物質由基質材料和激活離子組成，其各種物理和化學性質主要由基質材料決定，而其光譜特性和熒光壽命等則由激活離子的能級結構決定。
自1960年，研制成功人造紅寶石脈沖激光器以來，迄今為止，已發現了數百種激光晶體，但因各種原因，能真正得到實際應用的激光晶體只有十來種。目前，應用最廣泛的激光晶體是摻釹離子的釔鋁石榴石(YAG)晶體，其具有較好的各種物理和化學性能，且易于生長出高光學質量、大尺寸的優質晶體。但它存在著吸收譜線窄，不適宜于用LD來進行泵浦的缺點，而LD泵浦將是今后激光泵浦源的發展方向。
目前國內外都在積極尋找各種物理、化學性能和機械性能優異，且易于生長出高光學質量、大尺寸并適合于LD泵浦的優質激光晶體材料。釹離子由于具有較好的光譜性能，且其吸收帶與AsGaAl LD泵浦源有效耦合，適合于用LD來進行泵浦，因此被廣泛地用作激活離子。

發明內容
本發明的目的就在于研制一種新的激光晶體Nd3+:BaLaLiWO6，能夠直接使用LD泵浦的，具有較高轉換效率的激光晶體材料。
將生長出的Nd3+:BaLaLiWO6晶體，在Siemens Smart CCD衍射儀上進行了x射線衍射分析，結構分析表明，Nd3+:BaLaLiWO6晶體屬于立方晶系，空間群為Fm3m，單胞參數為a＝8.059，單胞體積為V＝523.413，其中釹離子是作為摻雜離子，取代鑭離子的晶格位置，釹的摻雜濃度在0.5at.％～15at.％之間，可根據不同的需要摻入不同濃度的釹離子。
以BaCO3、La2O3、Li2CO3和WO3為原料，采用固相合成方法獲得生長原料；采用提拉法(Czochralski方法)生長。
將生長出的Nd3+:BaLaLiWO6晶體，進行吸收光譜、熒光光譜及熒光壽命等的分析測試，結果表明摻1.22at.％Nd3+離子的Nd3+:BaLaLiWO6晶體在809nm左右波長的半峰寬為20nm，吸收躍遷截面為2.51×10-20cm2，在809nm處較大的半峰寬非常適合于采用AsGaAl半導體激光來進行泵浦，這樣有利于激光晶體對泵浦光的吸收，提高泵浦效率。該晶體在850nm-1500nm處有三個發射帶，其中在1074nm處有最強的熒光發射峰，其發射截面為4.04×10-20cm2，半峰寬為28nm，熒光壽命為120μs。熒光壽命長的晶體能在上能級積累更多的粒子，增加了儲能，有利于器件輸出功率和輸出能量的提高。因此，Nd3+:BaLaLiWO6晶體能得到較大的輸出，是一種高轉換效率、低成本、高光學質量和有實際應用前景及使用價值的激光晶體。
對生長出的Nd3+:BaLaLiWO6晶體，采用維氏硬度計測量了其硬度，其硬度值為545VDH。
其發明的Nd3+:BaLaLiWO6晶體可用提拉法非常容易地生長出質量優良的晶體，生長工藝穩定，晶體硬度適中，便于加工，具有良好的導熱性能，有優良的光學特性，容易用閃光燈和LD泵浦獲得波長為1.06μm左右的激光輸出，該晶體可作為一種較好的激光晶體，并得到實際應用。
具體實施例方式
實施例提拉法生長摻雜濃度為1.22at.％Nd3+的Nd3+:BaLaLiWO6激光晶體。
將按配比準確稱量好的BaCO3、Li2CO3、La2O3、WO3和Nd2O3混合研磨均勻，壓片后，放入Ф80×80mm3的剛玉坩鍋中，在馬弗爐中于1100℃固相反應24小時，再升溫至1300℃反應48小時，重復兩次。將合成好的以上樣品裝入Ф40×35mm3的銥金坩鍋中，放入提拉爐中，采用提拉法，在N2氣氛中，生長溫度為1410℃，晶體轉速為20轉/分鐘，拉速為2毫米/小時的情況下，生長出了尺寸為φ20×19mm3的Nd3+:BaLaLiWO6晶體。經等離子元素分析表明晶體中Nd3+離子含量為1.22at.％。
權利要求
1.一種摻釹鎢酸鋰鑭鋇激光晶體，其特征在于該晶體的分子式為Nd3+:BaLaLiWO6，屬于立方晶系，空間群為Fm3m，單胞參數a＝8.059，Z＝4，V＝523.413，Nd3+離子摻雜濃度在0.5at-15at％之間。
2.一種權利要求1的摻釹鎢酸鋰鑭鋇激光晶體的制備方法，該晶體采用提拉法生長。
3.一種權利要求1的摻釹鎢酸鋰鑭鋇激光晶體的用途，其特征在于該晶體用于輸出波長為1.06μm的激光。
全文摘要
摻釹鎢酸鋰鑭鋇激光晶體及其制備方法和用途，涉及人工晶體領域。采用提拉法(Czochralski方法)生長，生長條件為生長溫度1410℃，晶體轉速15～20轉/分鐘，拉速1.5～3毫米/小時。該晶體屬于立方晶系，空間群為Fm3m，單胞參數為a＝8.059，Z＝4，單胞體積為V＝523.41
文檔編號C30B15/00GK101089242SQ200610091468
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月13日 優先權日2006年6月13日
發明者王國富, 趙丹, 林州斌, 張莉珍 申請人:中國科學院福建物質結構研究所