CN101660205A - 2μm波段钨酸钠盐激光晶体 - Google Patents
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Abstract
2μm钨酸钠盐激光晶体，属四方晶系，输出2μm波段的激光，具有生长周期短、完整性好、成晶率高、低阈值、高增益等特点，所制作的激光器激光输出效率高，属于光电子材料领域。现有掺有稀土激活离子的钾及稀土复合钨酸盐类激光晶体生长周期长；而掺有稀土激活离子的稀土钒酸盐类激光晶体生长原料熔点高，易因挥发而导致偏析，所生长的晶体热性能差、易开裂、有色心。本发明之激光晶体掺有2μm波段稀土激活离子，基质为钠及稀土复合钨酸盐。应用于激光测距、激光雷达、光电干扰、遥感、环境检测、光通讯以及医疗等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种2μm钨酸钠盐激光晶体，属四方晶系，输出2μm波段的激光，具有生长周期短、完整性好、成晶率高、低阈值、高增益等特点，所制作的激光器激光输出效率高，属于光电子材料领域。
背景技术
2μm波段的激光具有大气传输特性好、烟雾穿透能力强、保密性好等特点，被应用于激光测距、激光雷达、光电干扰、遥感、环境检测、光通讯等领域。另外，2μm波段的激光在水中有较强吸收，从而不仅对人眼安全，而且能够精确介入生物组织，在医疗领域如眼科手术也有应用价值。现有能够产生这种激光的激光晶体一类是掺有稀土激活离子的钾及稀土复合钨酸盐，如Ho:KGW、Ho:KYW、Ho:Yb:KGW、Tm:Ho:KGW等，该类晶体属单斜晶系，采用顶部籽晶提拉法生长，为了避免在生长过程中发生相变，需要在熔体中加入助熔剂，使得生长过程在相变温度下进行，但是，这一措施导致熔体中溶质减少，因而生长速率减慢，生长周期长，如生长尺寸为25×25×15mm3的激光晶体，生长速率为1～2mm/d，生长周期为10～15d。另一类是掺有稀土激活离子的稀土钒酸盐，如Ho:YVO4、Ho:GdVO4，该类晶体属四方晶系，在生长过程中不存在相变，故与单斜晶系晶体相比，生长速率高、周期短，但是，其生长原料熔点高，易因挥发而导致偏析，所生长的晶体热性能差、易开裂、有色心。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点，在缩短晶体生长周期、降低生长温度的同时，提高晶体质量和成晶率，我们发明了一种2μm波段钨酸钠盐激光晶体。
本发明是这样实现的，掺有2μm波段稀土激活离子，其特征在于，激光晶体基质为钠及稀土复合钨酸盐。
该方案其技术效果在于，由于钠及稀土复合钨酸盐属于四方晶系，在生长过程中不存在相变，故与单斜晶系晶体相比，生长速率高、周期短。如生长铥钬双掺钨酸钆钠激光晶体，分子式为Tm:Ho:NaGd(WO4)2，简式为Tm:Ho:NGW，空间群为I41/a，属于四方晶系、白钨矿结构，晶体尺寸为Ф35×90mm，等径部分长约60mm，生长速率1.0～1.5mm/h，降温速率为1～2℃/h，生长周期2～3d。并且，本发明之效果还在于晶体质量高，无开裂、无色心，无核心、无位错、无散射，成晶率＞90％，同时还具有吸收峰宽、荧光寿命长、阈值低、增益大、效率高、热效应小等优点。
具体实施方式
本发明具体是这样实现的，掺有2μm波段稀土激活离子，单掺：钬、铥；双掺：钬镱、铥镱、钬铥。激光晶体基质为钠及稀土复合钨酸盐，包括钨酸钆钠或者钨酸钇钠。
实施例一：
铥钬双掺钨酸钆钠，分子式：Tm:Ho:NaGd(WO4)2，简式：Tm:Ho:NGW，激光峰值波长2.09μm，其生长工艺如下：
所使用的原料及纯度为，Tm2O3：99.999％，Ho2O3：99.995％，Gd2O3：99.999％，Na2CO3：99.9％，WO3：99.99％。按下式所示摩尔比称配：
xTm2O3+yHo2O3+(1-x-y)Gd2O3+Na2CO3+4WO3＝2NaTmxHoyGd(1-x-y)(WO4)2+CO2↑
研混均匀，压紧成块，在1000℃温度下烧结，发生固相反应生成多晶料。
采用中频感应加热提拉法生长，多晶料置于铂坩埚内，铂坩埚同时为发热体。采用<110>方向籽晶生长，生长温度1253℃，降温速率为1～2℃/h，提拉速度1.0～1.5mm/h，转速15rpm。所生长的Tm:Ho:NaGd(WO4)2晶体尺寸为直径Ф25～35mm、长度80～90mm、等径部分长度50～60mm，掺杂浓度Tm3+1～2at.％、Ho3+0.5～1.0at.％，成晶率大于90％。
实施例二：
钬镱双掺钨酸钆钠，分子式：Ho:Yb:NaGd(WO4)2，简式：Ho:Yb:NGW，激光峰值波长2.09μm，其生长工艺如下：
所使用的原料及纯度为，Yb2O3：99.999％，Ho2O3：99.999％，Gd2O3：99.999％，Na2CO3：99.9％，WO3：99.99％。按下式所示摩尔比称配：
xYb2O3+yHo2O3+(1-x-y)Gd2O3+Na2CO3+4WO3＝2NaYbxHoyGd(1-x-y)(WO4)2+CO2↑
研混均匀，压紧成块，在1000℃温度下烧结，发生固相反应生成多晶料。
采用中频感应加热提拉法生长，多晶料置于铂坩埚内，铂坩埚同时为发热体。采用<001>方向籽晶生长，生长温度1253.5℃，降温速率为1～2℃/h，提拉速度1.0～1.5mm/h，转速15rpm。所生长的Yb:Ho:NaGd(WO4)2晶体尺寸为直径Ф25～35mm、长度80～90mm、等径部分长度50～60mm，掺杂浓度Yb3+1～5at.％、Ho3+0.5～1.5at.％，成晶率大于90％。
实施例三：
铥钬双掺钨酸钇钠，分子式：Tm:Ho:NaY(WO4)2，简式：Tm:Ho:NYW，激光峰值波长2.09μm，其生长工艺如下：
所使用的原料及纯度为，Tm2O3：99.999％，Ho2O3：99.995％，Y2O3：99.999％，Na2CO3：99.9％，WO3：99.99％。按下式所示摩尔比称配：
xTm2O3+yHo2O3+(1-x-y)Y2O3+Na2CO3+4WO3＝2NaTmxHoyY(1-x-y)(WO4)2+CO2↑
研混均匀，压紧成块，在1000℃温度下烧结，发生固相反应生成多晶料。
采用中频感应加热提拉法生长，多晶料置于铂坩埚内，铂坩埚同时为发热体。采用<110>方向籽晶生长，生长温度1209℃，降温速率为1～2℃/h，提拉速度1.0～1.5mm/h，转速15rpm。所生长的Tm:Ho:NaY(WO4)2晶体尺寸为直径Ф25～35mm、长度80～90mm、等径部分长度50～60mm，掺杂浓度Tm3+1～2at.％、Ho3+0.5～1.0at.％，成晶率大于90％。
实施例四：
钬镱双掺钨酸钇钠，分子式：Ho:Yb:NaY(WO4)2，简式：Ho:Yb:NYW，激光峰值波长2.09μm，其生长工艺如下：
所使用的原料及纯度为，Yb2O3：99.999％，Ho2O3：99.999％，Y2O3：99.999％，Na2CO3：99.9％，WO3：99.99％。按下式所示摩尔比称配：
xYb2O3+yHo2O3+(1-x-y)Y2O3+Na2CO3+4WO3＝2NaYbxHoyY(1-x-y)(WO4)2+CO2↑
研混均匀，压紧成块，在1000℃温度下烧结，发生固相反应生成多晶料。
采用中频感应加热提拉法生长，多晶料置于铂坩埚内，铂坩埚同时为发热体。采用<001>方向籽晶生长，生长温度1210℃，降温速率为1～2℃/h，提拉速度1.0～1.5mm/h，转速15rpm。所生长的Yb:Ho:NaY(WO4)2晶体尺寸为直径Ф25～35mm、长度80～90mm、等径部分长度50～60mm，掺杂浓度Yb3+1～5at.％、Ho3+0.5～1.5at.％，成晶率大于90％。
Claims (2)
1、一种2μm波段钨酸钠盐激光晶体，掺有2μm波段稀土激活离子，其特征在于，激光晶体基质为钠及稀土复合钨酸盐。
2、根据权利要求1所述的激光晶体，其特征在于，激光晶体基质之钠及稀土复合钨酸盐包括钨酸钆钠或者钨酸钇钠。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910067492A CN101660205A (zh) | 2009-09-04 | 2009-09-04 | 2μm波段钨酸钠盐激光晶体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910067492A CN101660205A (zh) | 2009-09-04 | 2009-09-04 | 2μm波段钨酸钠盐激光晶体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101660205A true CN101660205A (zh) | 2010-03-03 |
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ID=41788451
Family Applications (1)
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| CN200910067492A Pending CN101660205A (zh) | 2009-09-04 | 2009-09-04 | 2μm波段钨酸钠盐激光晶体 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN101660205A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101864595A (zh) * | 2010-06-07 | 2010-10-20 | 长春理工大学 | 掺铒氟化钆锂晶体及其生长方法 |
| CN102146286A (zh) * | 2011-01-21 | 2011-08-10 | 中国地质大学（北京） | 一种钨酸盐基质上转换白光发射材料及其制备方法 |
| CN110230101A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-09-13 | 江西理工大学 | 制备稀土掺杂钨酸钙晶体用于定量校正元素的方法 |
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2009
- 2009-09-04 CN CN200910067492A patent/CN101660205A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN101864595A (zh) * | 2010-06-07 | 2010-10-20 | 长春理工大学 | 掺铒氟化钆锂晶体及其生长方法 |
| CN102146286A (zh) * | 2011-01-21 | 2011-08-10 | 中国地质大学（北京） | 一种钨酸盐基质上转换白光发射材料及其制备方法 |
| CN110230101A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-09-13 | 江西理工大学 | 制备稀土掺杂钨酸钙晶体用于定量校正元素的方法 |
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