CN101457399B - 双掺铒钠离子钼酸钙激光晶体及其制备方法 - Google Patents
双掺铒钠离子钼酸钙激光晶体及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101457399B CN101457399B CN 200710009976 CN200710009976A CN101457399B CN 101457399 B CN101457399 B CN 101457399B CN 200710009976 CN200710009976 CN 200710009976 CN 200710009976 A CN200710009976 A CN 200710009976A CN 101457399 B CN101457399 B CN 101457399B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crystal
- laser
- preparation
- ion
- sodium ion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract 3
- MVPQWKGNOSAVLG-UHFFFAOYSA-N [Na].[Er] Chemical compound [Na].[Er] MVPQWKGNOSAVLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims 3
- MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N molybdate Chemical compound [O-][Mo]([O-])(=O)=O MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims 3
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 title claims 3
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims 3
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 22
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 16
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 4
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910004647 CaMoO4 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- BIOOACNPATUQFW-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(dioxo)molybdenum Chemical compound [Ca+2].[O-][Mo]([O-])(=O)=O BIOOACNPATUQFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000005090 crystal field Methods 0.000 abstract 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- -1 neodymium ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 2
- 229930091051 Arenine Natural products 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 1
- 210000005260 human cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 1
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
双掺铒钠离子钼酸钙激光晶体及其制备方法，涉及人工晶体领域。采用助熔剂提拉法，生长温度1200℃，10～30转/分钟的晶体转速，0.4～1.0毫米/小时的拉速，生长出了高光学质量、较大尺寸的Na+/Er3+:CaMoO4晶体。该晶体属四方晶系，空间群为I4(1)/a，光谱分析表明，该晶体具有宽的吸收峰和强的发射峰，适合于采用LD泵浦，可作为激光晶体，产生550nm和1500nm波长的激光输出。
Description
技术领域
本发明属于光电子功能材料技术领域中的人工晶体和晶体生长领域，尤其是涉及一种作为固态激光器中的工作物质的激光晶体材料。
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。作为一种重要的激光激活离子，Er3+离子具有能级丰富，发射波长从可见到近红外共有九个跃迁通道，其中1.5μm和3.0μm两个波段的激光发射分别对应4I13/2→4I15/2和4I11/2→4I15/2能级之间的跃迁。1.5μm激光对人眼安全，人体细胞组织对3.0μm激光强烈吸收，以Er3+离子为激活离子的激光晶体在通讯和医疗等领域应用前景广阔。因此，近年来铒离子成为激光晶体激活离子的热门之选。
发明内容
本发明的目的在于研制一种适合使用LD泵浦的，新的激光晶体Na+/Er3+:CaMoO4。该晶体属于四方晶系，具有I4(1)/a空间群结构。其中Er3+是作为激光激活离子，取代Ca2+的晶格位置，Na+作为价态补偿离子，取代Ca2+的晶格位置，保持结构的电中性。我们经过实验找到了以Na2MoO4为助熔剂，采用助熔剂提拉法生长Na+/Er3+:CaMoO4晶体的较理想的生长条件，并生长出了高质量、较大尺寸的Na+/Er3+:CaMoO4晶体(见实施例)。
具体的化学反应式如下：
0.5xNa2CO3+(1-2x)CaCO3+0.5xEr2O3+MoO3＝NaxErxCa1-2xMoO4
+(1-1.5x)CO2↑ (1)
Na2CO3+MoO3＝＝Na2MoO4+CO2↑ (2)
所用原料为：
| 药品名 | 纯度 | 厂家 |
| Er2O3 | 99.999％ | 中科院长春应用化学研究所 |
| CaCO3 | 99.99％ | 上海泗联化工有限公司 |
| Na2CO3 | 99.99％ | 上海五四化学试剂厂 |
| MoO3 | 99.99％ | 中国医药集团上海化学试剂公司 |
以摩尔比CaMoO4∶Na2MoO4＝0.7∶1～1∶0.7称样、混合、压片、烧结，Er2O3则按所需浓度与附加的Na2CO3一起加入。在铂金坩锅中，富氧气氛(空气)下提拉生长出晶体，晶体生长的参数为生长温度1200℃，提拉速度为0.4～1.0毫米/小时，晶体转速为10～30转/分钟。
将生长出的Na+/Er3+:CaMoO4晶体，在四圆衍射仪上进行了衍射数据的收集，结构分析表明，其属于四方晶系，空间群为I4(1)/a，晶胞参数为a＝b＝5.25，c＝11.50
，V＝317
3，Dc＝4.24g/cm3，Er3+离子作为激光激活离子，其掺杂浓度在0.5at.-10at.％之间，Na+离子作为价态补偿离子，其掺杂浓度在0.5at.-10at.％之间。
将生长出的Na+/Er3+:CaMoO4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1.9at.％Er3+离子的Na+/Er3+:CaMoO4晶体的主吸收峰在521nm处，吸收系数为29.18cm-1，吸收截面1.22×10-19cm2。在波长1550nm附近有强的荧光发射峰，在1538nm处发射跃迁截面为5.16×10-21cm2，荧光寿命为6.6ms，因为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，Na+/Er3+:CaMoO4晶体能得到较大功率的激光输出，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。
具体实施方式
实施例：助熔剂提拉法生长掺杂浓度为1.9at.％Er3+离子的Na+/Er3+:CaMoO4激光晶体。
按摩尔比Na2CO3∶CaCO3∶MoO3∶Er2O3＝1∶1∶2∶0.01准确称量好的Na2CO3、Er2O3、CaCO3、MoO3混合研磨均匀，压片后，放入Φ80×80mm3的刚玉坩锅中，在马弗炉中于500℃固相反应24小时；取出后，重新研磨压片再升温至600℃反应24小时。将合成好的以上样品放入Φ56×41mm3的铂金坩锅中，在空气气氛中提拉晶体，生长温度为1200℃，晶体转速为30转/分钟，拉速为0.5毫米/小时的情况下，生长出了尺寸为Φ20×32mm3的高质量的Na+/Er3+:CaMoO4晶体。经ICP测试表明晶体中Er3+离子含量为1.9at.％。
Claims (2)
1.一种双掺铒钠离子钼酸钙激光晶体，其特征在于：该晶体的分子式为Na+/Er3+：CaMoO4，属于四方晶系，空间群为I4(1)/a，晶胞参数：
密度Dc＝4.24g/cm3，Er3+离子作为激光激活离子，其掺杂浓度为1.9at.％，Na+离子作为价态补偿离子，其掺杂浓度在0.5at.-10at.％之间。
2.一种权利要求1的双掺铒钠离子钼酸钙激光晶体的制备方法，其特征在于：该晶体采用助熔剂提拉法生长，以Na2MoO4为助溶剂，摩尔比为CaMoO4∶Na2MoO4＝0.7∶1～1∶0.7；晶体生长的参数为：生长温度1200℃，提拉速度0.4～1.0毫米/小时，晶体转速10～30转/分钟，空气气氛。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200710009976 CN101457399B (zh) | 2007-12-11 | 2007-12-11 | 双掺铒钠离子钼酸钙激光晶体及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200710009976 CN101457399B (zh) | 2007-12-11 | 2007-12-11 | 双掺铒钠离子钼酸钙激光晶体及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101457399A CN101457399A (zh) | 2009-06-17 |
| CN101457399B true CN101457399B (zh) | 2013-01-02 |
Family
ID=40768510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200710009976 Expired - Fee Related CN101457399B (zh) | 2007-12-11 | 2007-12-11 | 双掺铒钠离子钼酸钙激光晶体及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101457399B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103898609A (zh) * | 2014-04-01 | 2014-07-02 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 可调谐激光晶体掺铬钼酸镁钠及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1621579A (zh) * | 2003-11-27 | 2005-06-01 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 自变频激光晶体稀土离子激活的稀土钼酸盐 |
| CN1837421A (zh) * | 2005-03-25 | 2006-09-27 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 掺钕钼酸钆锂激光晶体及其制备方法和用途 |
| CN1916244A (zh) * | 2005-08-15 | 2007-02-21 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 掺钕钼酸镧锂激光晶体及其制备方法和用途 |
| CN101037804A (zh) * | 2006-03-17 | 2007-09-19 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 双掺镱铒离子钼酸钆钠激光晶体及其制备方法和用途 |
-
2007
- 2007-12-11 CN CN 200710009976 patent/CN101457399B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1621579A (zh) * | 2003-11-27 | 2005-06-01 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 自变频激光晶体稀土离子激活的稀土钼酸盐 |
| CN1837421A (zh) * | 2005-03-25 | 2006-09-27 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 掺钕钼酸钆锂激光晶体及其制备方法和用途 |
| CN1916244A (zh) * | 2005-08-15 | 2007-02-21 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 掺钕钼酸镧锂激光晶体及其制备方法和用途 |
| CN101037804A (zh) * | 2006-03-17 | 2007-09-19 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 双掺镱铒离子钼酸钆钠激光晶体及其制备方法和用途 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Guohua Jia,etc.Czochralski technique growth of pure and rare-earth-doped SrWO4 crystals.《Journal of crystal growth》.2004,第273卷(第1-2期),220-225. * |
| sheng yu,etc.Preparation of Monodispersed Eu3+:CaMoO4 Nanocrystals with Single Quasihexagon.《Crystal growth and design》.2007,第7卷(第12期),2397-2399. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101457399A (zh) | 2009-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103194796A (zh) | 钬镨共掺氟化镥锂中红外激光晶体及其制备方法 | |
| CN103397385B (zh) | 掺镱镥钆镓石榴石激光晶体及其制备方法与应用 | |
| CN102534777A (zh) | 一种掺钕磷酸钆钾激光晶体及其制备方法和应用 | |
| CN101037804A (zh) | 双掺镱铒离子钼酸钆钠激光晶体及其制备方法和用途 | |
| CN101212123A (zh) | 一种掺镱硼酸氧钙钇镧激光晶体及其制备方法和用途 | |
| CN102618928A (zh) | 一种高效中红外激光晶体及其制备方法 | |
| CN102766905B (zh) | 一类铒离子激活1.55微米波段镓酸盐激光晶体及其制备方法 | |
| CN102766906B (zh) | 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 | |
| CN101212122A (zh) | 一种掺镱硼酸氧钙钆镧激光晶体及其制备方法和用途 | |
| CN101037803A (zh) | 掺镱钒酸镧激光晶体及其制备方法和用途 | |
| CN101037797A (zh) | 掺铒镱硼酸钆锶激光晶体及其制备方法和用途 | |
| CN101457399B (zh) | 双掺铒钠离子钼酸钙激光晶体及其制备方法 | |
| CN101078133A (zh) | 掺钕钒酸镧钙激光晶体及其制备方法和用途 | |
| CN101457398B (zh) | 双掺镱钠离子钼酸锶激光晶体及其制备方法 | |
| CN101037805A (zh) | 掺铒钼酸钇钠激光晶体及其制备方法和用途 | |
| CN101676446B (zh) | 掺钕钼酸锂钡镧激光晶体及其制备方法和用途 | |
| CN101037802A (zh) | 掺钕钼酸钆钡激光晶体及其制备方法和用途 | |
| CN102936751A (zh) | 掺钕钼酸镥钠激光晶体及其制备方法 | |
| CN101676443B (zh) | 掺钕钨酸镧铯激光晶体及其制备方法和用途 | |
| CN101212121A (zh) | 掺镱钼酸镧钾激光晶体及其制备方法和用途 | |
| CN101676448A (zh) | 掺铒钼酸锂钡钇激光晶体及其制备方法和用途 | |
| CN101660205A (zh) | 2μm波段钨酸钠盐激光晶体 | |
| CN1837421A (zh) | 掺钕钼酸钆锂激光晶体及其制备方法和用途 | |
| CN101457402A (zh) | 掺铒七钼酸四钆锂激光晶体及其制备方法 | |
| CN1683609A (zh) | 掺钕钨酸镧锂激光晶体及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130102 Termination date: 20151211 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |