CN101089242A - 掺钕钨酸锂镧钡激光晶体及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

掺钕钨酸锂镧钡激光晶体及其制备方法和用途，涉及人工晶体领域。采用提拉法(Czochralski方法)生长，生长条件为：生长温度1410℃，晶体转速15～20转/分钟，拉速1.5～3毫米/小时。该晶体属于立方晶系，空间群为Fm3m，单胞参数为a＝8.059，Z＝4，单胞体积为V＝523.413。该晶体是一种新型的激光晶体，可产生1.06μm左右波长的激光输出，并有望获得实际应用。

Description

掺钕钨酸锂镧钡激光晶体及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于光电子功能材料技术领域，特别是涉及作为固态激光器中的工作物质的激光晶体。
背景技术
激光晶体是固体激光器的工作物质，它是指以晶体为基质，通过分立的发光中心吸收泵浦光能量并将其转化为激光输出的发光材料。固体激光工作物质由基质材料和激活离子组成，其各种物理和化学性质主要由基质材料决定，而其光谱特性和荧光寿命等则由激活离子的能级结构决定。
自1960年，研制成功人造红宝石脉冲激光器以来，迄今为止，已发现了数百种激光晶体，但因各种原因，能真正得到实际应用的激光晶体只有十来种。目前，应用最广泛的激光晶体是掺钕离子的钇铝石榴石(YAG)晶体，其具有较好的各种物理和化学性能，且易于生长出高光学质量、大尺寸的优质晶体。但它存在着吸收谱线窄，不适宜于用LD来进行泵浦的缺点，而LD泵浦将是今后激光泵浦源的发展方向。
目前国内外都在积极寻找各种物理、化学性能和机械性能优异，且易于生长出高光学质量、大尺寸并适合于LD泵浦的优质激光晶体材料。钕离子由于具有较好的光谱性能，且其吸收带与AsGaAl LD泵浦源有效耦合，适合于用LD来进行泵浦，因此被广泛地用作激活离子。
发明内容
本发明的目的就在于研制一种新的激光晶体Nd3+:BaLaLiWO6，能够直接使用LD泵浦的，具有较高转换效率的激光晶体材料。
将生长出的Nd3+:BaLaLiWO6晶体，在Siemens Smart CCD衍射仪上进行了x射线衍射分析，结构分析表明，Nd3+:BaLaLiWO6晶体属于立方晶系，空间群为Fm3m，单胞参数为a＝8.059，单胞体积为V＝523.413，其中钕离子是作为掺杂离子，取代镧离子的晶格位置，钕的掺杂浓度在0.5at.％～15at.％之间，可根据不同的需要掺入不同浓度的钕离子。
以BaCO3、La2O3、Li2CO3和WO3为原料，采用固相合成方法获得生长原料；采用提拉法(Czochralski方法)生长。
将生长出的Nd3+:BaLaLiWO6晶体，进行吸收光谱、荧光光谱及荧光寿命等的分析测试，结果表明：掺1.22at.％Nd3+离子的Nd3+:BaLaLiWO6晶体在809nm左右波长的半峰宽为20nm，吸收跃迁截面为2.51×10-20cm2，在809nm处较大的半峰宽非常适合于采用AsGaAl半导体激光来进行泵浦，这样有利于激光晶体对泵浦光的吸收，提高泵浦效率。该晶体在850nm-1500nm处有三个发射带，其中在1074nm处有最强的荧光发射峰，其发射截面为4.04×10-20cm2，半峰宽为28nm，荧光寿命为120μs。荧光寿命长的晶体能在上能级积累更多的粒子，增加了储能，有利于器件输出功率和输出能量的提高。因此，Nd3+:BaLaLiWO6晶体能得到较大的输出，是一种高转换效率、低成本、高光学质量和有实际应用前景及使用价值的激光晶体。
对生长出的Nd3+:BaLaLiWO6晶体，采用维氏硬度计测量了其硬度，其硬度值为545VDH。
其发明的Nd3+:BaLaLiWO6晶体可用提拉法非常容易地生长出质量优良的晶体，生长工艺稳定，晶体硬度适中，便于加工，具有良好的导热性能，有优良的光学特性，容易用闪光灯和LD泵浦获得波长为1.06μm左右的激光输出，该晶体可作为一种较好的激光晶体，并得到实际应用。
具体实施方式
实施例：提拉法生长掺杂浓度为1.22at.％Nd3+的Nd3+:BaLaLiWO6激光晶体。
将按配比准确称量好的BaCO3、Li2CO3、La2O3、WO3和Nd2O3混合研磨均匀，压片后，放入Ф80×80mm3的刚玉坩锅中，在马弗炉中于1100℃固相反应24小时，再升温至1300℃反应48小时，重复两次。将合成好的以上样品装入Ф40×35mm3的铱金坩锅中，放入提拉炉中，采用提拉法，在N2气氛中，生长温度为1410℃，晶体转速为20转/分钟，拉速为2毫米/小时的情况下，生长出了尺寸为φ20×19mm3的Nd3+:BaLaLiWO6晶体。经等离子元素分析表明晶体中Nd3+离子含量为1.22at.％。

Claims (3)

1.一种掺钕钨酸锂镧钡激光晶体，其特征在于：该晶体的分子式为Nd3+:BaLaLiWO6，属于立方晶系，空间群为Fm3m，单胞参数：a＝8.059，Z＝4，V＝523.413，Nd3+离子掺杂浓度在0.5at-15at％之间。
2.一种权利要求1的掺钕钨酸锂镧钡激光晶体的制备方法，该晶体采用提拉法生长。
3.一种权利要求1的掺钕钨酸锂镧钡激光晶体的用途，其特征在于：该晶体用于输出波长为1.06μm的激光。
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