CN101089240A - 镱掺杂硼酸钇钙可调谐激光晶体及其制备和应用 - Google Patents
镱掺杂硼酸钇钙可调谐激光晶体及其制备和应用 Download PDFInfo
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Abstract
镱掺杂硼酸钇钙可调谐激光晶体及其制备和应用本发明涉及晶体材料领域，特别涉及一种可调谐激光晶体。该晶体化学式为Yb:Ca3Y2(BO3)3晶体，采用Ca3Y2(BO3)4晶体为基质晶体，Yb3+作为激活离子。该晶体采用提拉法生长。该晶体用于实现1000nm～1100nm波段可调谐激光输出。
Description
技术领域：
本发明涉及晶体材料领域，特别涉及一种可调谐激光晶体。
背景技术：
在激光技术及其应用中，1微米波长处可调谐的激光光源是十分重要的，从工业上的激光测量、加工和科学技术上采用的多种相干光源到军事上的定向，测距，跟踪，制导和激光在国民经济许多领域的应用中无不采用这种激光。
Ca3Y2(BO3)4晶体结构属于正交晶系，空间群为Pnma，晶胞参数为：a＝7.1690(4)，b＝15.4758(8)，c＝8.5587(6)，V＝949.55(10)3，Mr＝537.51，Z＝2，Dc＝3.8g/cm3。Ca3YbxY2-x(BO3)3晶体(x＝0.05-0.20)具有良好的物化性能，不潮解，硬度高，晶体从850nm到1000nm存在着一个宽带吸收峰，峰值波长为977nm，其FWHM是12nm；从927.95nm到1102.7nm存在着一个宽带荧光发射峰，峰值波长为1025nm，其半高宽FWHM为98nm，作为激光增益介质，有利于采用LD泵浦，并且可以在＞1000nm～1100nm波段产生可调谐激光输出。
发明内容：
本发明的目的在于公开一种能够实现1000nm～1100nm波段可调谐激光输出一种可调谐激光晶体。
本发明提供的Yb:Ca3Y2(BO3)3晶体，采用Ca3Y2(BO3)4晶体为基质晶体，Yb3+作为激活离子。
采用提拉法生长Yb:Ca3Y2(BO3)3晶体，所用的原料是H3BO3，CaCO3和Gd2O3，Er2O3，Tm2O3，Yb2O3。
把原料装入铱坩埚内，为了避免铱坩埚的氧化，首先把炉子内的气体抽出，再把氮气充入，然后升温到比熔点高的温度，恒温使得原料熔化完全。然后在铂-铱丝上自然成核结晶，并开始生长。生长结束后，将晶体提离液面，然后退火降至室温，可得到透明晶体。
切割加工出一定尺寸、优质的Ca3YbxY2-x(BO3)3晶体，并进行吸收和发射光谱的测试研究，确定具体的泵浦源和激光发射波长，针对这些波长数据，进行谐振腔腔镜的镀膜，设计出合适的激光谐振腔，采用包括LD在内的合适泵浦源，进行激光实验，实现1000nm～1100nm波段可调谐激光输出。
在激光技术及其应用中，1000nm～1100nm波长处可调谐的激光光源是十分重要的，从工业上的激光测量、加工和科学技术上采用的多种相干光源到军事上的定向，测距，跟踪，制导和激光在国民经济许多领域的应用中无不采用这种激光。
附图说明：
附图为Ca3YbxY2-x(BO3)3晶体激光实验示意图。
具体实施方式：
实施例一：
晶体提拉法生长所用的仪器是DJL-400的中频提拉炉，中频电源型号为KGPF25-0.3-2.5。采用Pt/Pt-Rh的热电偶和型号为815EPC的欧路表控温。所采用的坩埚是Ф55mm×30mm的铱坩埚，所用的原料是分析纯的H3BO3，CaCO3和4N级的Y2O3，Er2O3，Tm2O3，Yb2O3。根据下列化学反应式配制原料：
6CaCO3+0.05Re2O3+1.95Y2O3+8H3BO3→
2Ca3Re0.05Y1.95(BO3)4+6CO2-+12H2O↑
把原料混合均匀，压成片状，置于铂坩埚中，为了避免由于H3BO3的快速分解带走B2O3成分，使得组分偏离，烧结开始时以50℃/h缓慢升温到500℃，然后再以150℃/h缓慢升温到烧结的预定温度，重复此过程，直至X射线粉末衍射的结果不变为止。
把原料装入Ф55mm×30mm的铱坩埚内，为了避免铱坩埚的氧化，首先把炉子内的气体抽出，使得炉子内的气压达到10-3Pa，再把0.04MPa的氮气充入，然后升温到比熔点高500℃的温度，恒温1小时，使得原料熔化完全。然后在铂-铱丝上自然成核结晶，并开始生长。籽晶杆的提拉速率为1.3～1.5mm/h，降温速率为2～10℃/h，籽晶杆的转动速率为12～20r.p.m.，生长结束后，将晶体提离液面，然后以10～30℃/h的速率降至室温，得到尺寸为φ20mm×50mm的透明晶体。
实施例二：
采用977nm波段的半导体激光光源作为泵浦源泵浦3mm厚的块状Ca3YbxY2-x(BO3)3晶体(x＝0.05～0.20)可调谐激光晶体。实验装置如附图所示。图中1是块状Ca3YbxY2-x(BO3)3晶体(x＝0.05～0.20)晶体；2是977nm波段的半导体激光泵浦源；3是对λ＝1000nm～1100nm波长全反射和对977nm波段透射的介质镜；4是对λ＝1000nm～1100nm波长部分透射和对980nm波段全反射的介质镜；5是LPE-1A激光能量计。
Claims (3)
1.镱掺杂硼酸钇钙可调谐激光晶体，其特征在于：该晶体化学式为Yb:Ca3Y2(BO3)3晶体，采用Ca3Y2(BO3)4晶体为基质晶体，Yb3+作为激活离子。
2.一种权利要求1的激光晶体的制备方法，其特征在于：该晶体采用提拉法生长。
3.一种权利要求1的激光晶体的用途，其特征在于：该晶体用于实现1000nm～1100nm波段可调谐激光输出。
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