CN102586870A - 掺钬氟化钆钇钡晶体及其生长方法 - Google Patents

掺钬氟化钆钇钡晶体及其生长方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102586870A
CN102586870A CN2012100571511A CN201210057151A CN102586870A CN 102586870 A CN102586870 A CN 102586870A CN 2012100571511 A CN2012100571511 A CN 2012100571511A CN 201210057151 A CN201210057151 A CN 201210057151A CN 102586870 A CN102586870 A CN 102586870A
Authority
CN
China
Prior art keywords
crystal
holmium
growth
yttrium
barium
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.)
Pending
Application number
CN2012100571511A
Other languages
English (en)
Inventor
曾繁明
李春
张学建
刘景和
谷亮
林海
张山丽
苗东伟
刘敏时
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun University of Science and Technology
Original Assignee
Changchun University of Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun University of Science and Technology filed Critical Changchun University of Science and Technology
Priority to CN2012100571511A priority Critical patent/CN102586870A/zh
Publication of CN102586870A publication Critical patent/CN102586870A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

掺钬氟化钆钇钡晶体及其生长方法属于光电子材料技术领域。现有Ho:BaY2F8晶体掺杂浓度低，尺寸小、晶体形貌差。本发明之掺钬氟化钆钇钡晶体属于单斜晶系，以稀土元素钬为激活离子，晶体基质为氟化钆钇钡，掺钬氟化钆钇钡晶体分子式为Ho:BaYGdF8。本发明之掺钬氟化钆钇钡晶体生长方法包括生长料制备、晶体生长以及退火三个步骤。在生长料制备步骤中，提供F、Gd、Y、Ba元素的原料及摩尔比为BaF2∶GdF3∶YF3＝1∶1∶1，确定HoF3为x摩尔，GdF3为(1-x)摩尔，BaF2为1摩尔，其中x的取值范围为0.005mol≤x≤1mol；在晶体生长步骤中，晶体生长工艺参数确定为：提拉速度0.3～0.8mm/h，旋转速度3～10rpm，生长温度880～903℃。

Description

掺钬氟化钆钇钡晶体及其生长方法
技术领域
本发明涉及一种掺钬氟化钆钇钡晶体及其生长方法，掺钬氟化钆钇钡晶体是一种激光晶体，简式为Ho:BaYGdF8，属于光电子材料技术领域。
背景技术
掺钬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、环境监测、光通讯等领域。另外，掺钬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，因此，能够应用于眼科手术等。
掺钬激光所用激光材料为掺钬激光晶体，包括氟化物晶体，如Ho:BaY2F8，属于单斜晶系，其折射率温度系数较小，升温造成的折射率减小可以部分抵消因热膨胀引起的光程增大，因而热透镜效应很小。激光振荡阈值大为降低，增益明显提高，具有荧光寿命长、热效应小等特点。尽管Ho:BaY2F8激光晶体性能优异，但是，因钬、钇离子半径匹配方面的原因，钬、钇取代量少，致使掺钬激光晶体掺杂浓度低，只有30at.％，不能满足大功率激光器对激光材料的要求；如果一味提高掺杂浓度，将导致晶体形貌变劣，甚至无法继续生长，形貌变劣也会导致激光晶体发光强度降低。
现有Ho:BaY2F8晶体的生长方法如下：
1、生长料制备
提供F、Y、Ba元素的原料及摩尔比为BaF2∶YF3＝1∶2，确定HoF3为x摩尔，则YF3为2(1-x)摩尔，其中x的取值范围为0.005mol≤x≤0.3mol。将所述各组分充分混合，通过HF气氛处理，用液压机压制成块状生长料。
2、晶体生长
采用提拉法生长Ho:BaY2F8晶体。将所述块状生长料装入单晶炉，抽真空，充入氩气，晶体生长的工艺参数确定为：提拉速度0.5mm/h，旋转速度5～7rpm，生长温度980℃。
3、退火
晶体生长完毕后，采用原位退火的方式缓慢将炉温降至室温，取出晶体。
所述Ho:BaY2F8晶体生长方法其不足在于，在生长Ho:BaY2F8晶体的过程中，由于BaY2F8熔点偏高，如980℃，另外，熔体粘度大，这些原因导致难以生长出大尺寸的Ho:BaY2F8晶体，如由所述Ho:BaY2F8晶体生长方法获得的晶体尺寸只有Φ20mm×25mm，难以充分满足诸如激光测距、激光雷达、光电干扰、遥感、环境监测、光通讯等领域对掺钬激光器的要求。
发明内容
为了提高掺钬激光晶体的掺杂浓度，并且生长出大尺寸、形貌好的晶体棒，我们提出一种掺钬氟化钆钇钡晶体及其生长方法的方案，该方案须根据钆与钇的不同，对现有掺钬激光晶体生长方法做出调整，获得的掺钬氟化钆钇钡晶体掺杂浓度高、尺寸大、形貌好，而且与现有Ho:BaY2F8晶体具有相似的荧光光谱，用于大功率固体激光器。
本发明之掺钬氟化钆钇钡晶体属于单斜晶系，以稀土元素钬为激活离子，其特征在于，晶体基质为氟化钆钇钡，掺钬氟化钆钇钡晶体分子式为Ho:BaYGdF8。
本发明之掺钬氟化钆钇钡晶体生长方法包括生长料制备、晶体生长以及退火三个步骤，其特征在于，在生长料制备步骤中，提供F、Gd、Y、Ba元素的原料及摩尔比为BaF2∶GdF3∶YF3＝1∶1∶1，确定HoF3为x摩尔，GdF3为(1-x)摩尔，BaF2为1摩尔，其中x的取值范围为0.005mol≤x≤1mol；在晶体生长步骤中，晶体生长工艺参数确定为：提拉速度0.3～0.8mm/h，旋转速度3～10rpm，生长温度880～903℃。
本发明其效果在于，由于钬、钆离子半径匹配，不仅Ho:BaYGdF8晶体的掺杂浓度大幅提高，如最高可达100at.％，而且可以根据需要调整掺杂浓度，同时保持完好晶体形貌，即使掺杂浓度同样是30at.％，以该掺钬氟化钆钇钡晶体作为工作物质的固体激光器发光强度仍然明显高于现有Ho:BaY2F8晶体，见附图所示。本发明之掺钬氟化钆钇钡晶体与现有Ho:BaY2F8晶体同属单斜晶系且无缺陷，因此，热透镜效应同样很小；与现有Ho:BaY2F8晶体具有相似的荧光光谱，见附图所示，能够替代现有Ho:BaY2F8晶体。现有BaY2F8晶体熔点为980℃，而本发明之Ho:BaYGdF8晶体熔点只有880℃，由于晶体的生长温度与晶体的熔点相适应，所以，本发明之方法能够在较低温度下生长晶体，因而能够生长出尺寸大、形貌好的晶体，如晶体棒尺寸达到Φ40mm×60mm，在这方面也实现了发明目的。
附图说明
附图是掺钬激光晶体荧光光谱图，图中曲线1是现有Ho:BaY2F8晶体荧光光谱，曲线2是本发明之掺钬氟化钆钇钡晶体荧光光谱，该图兼作为摘要附图。
具体实施方式
本发明之掺钬氟化钆钇钡晶体属于单斜晶系，以稀土元素钬为激活离子，晶体基质为氟化钆钇钡，掺钬氟化钆钇钡晶体分子式为Ho:BaYGdF8，钬的掺入浓度为20～50at.％。
本发明之掺钬氟化钆钇钡晶体生长方法包括生长料制备、晶体生长以及退火三个步骤：
1、生长料制备
提供F、Gd、Y、Ba元素的原料及摩尔比为BaF2∶GdF3∶YF3＝1∶1∶1，确定HoF3为x摩尔，GdF3为(1-x)摩尔，BaF2为1摩尔，其中x的取值范围为0.005mol≤x≤1mol；将所述各组分充分混合，通过HF气氛处理，用液压机压块得块状生长料。
2、晶体生长
采用提拉法生长Ho:BaYGdF8晶体。将上一步骤制备的块状生长料装入单晶炉，抽真空，充入氩气，晶体生长工艺参数确定为：提拉速度0.3～0.8mm/h，旋转速度3～10rpm，生长温度880～903℃。
3、退火
晶体生长完毕，采用原位退火的方式缓慢将炉温降至室温，取出晶体。
下面是一个具体例子。提供F、Gd、Y、Ba元素的原料及摩尔比为BaF2∶GdF3∶YF3＝1∶1∶1，确定x＝0.3，原料中各组分的配比如下，HoF30.3摩尔、GdF30.7摩尔，BaF21摩尔。将所述各组分充分混合，通过HF气氛处理，用液压机压块得块状生长料。采用提拉法生长Ho:BaGdYF8晶体。将所制备的块状生长料装入铱坩埚并放入中频感应加热单晶炉，抽真空至10-4Pa，充入氩气。晶体生长工艺参数确定为：提拉速度0.5mm/h，旋转速度7rpm，生长温度900℃。晶体生长完毕，采用原位退火的方式缓慢将炉温降至室温，取出晶体。该晶体为掺钬氟化钆钇钡晶体，属于单斜晶系，晶体质量较好，尺寸为Φ40mm×60mm。经测试，钬的掺入浓度为30at.％。经光谱测试，本发明之掺钬氟化钆钇钡晶体与现有Ho:BaY2F8晶体相比，荧光峰值波长相近，荧光峰值明显提高，见附图所示。

Claims (3)

1.一种掺钬氟化钆钇钡晶体，属于单斜晶系，以稀土元素钬为激活离子，其特征在于，晶体基质为氟化钆钇钡，掺钬氟化钆钇钡晶体分子式为Ho:BaYGdF8。
2.根据权利要求1所述的掺钬氟化钆钇钡晶体，其特征在于，钬的掺入浓度为20～50at.％。
3.一种掺钬氟化钆钇钡晶体生长方法，包括生长料制备、晶体生长以及退火三个步骤，其特征在于，在生长料制备步骤中，提供F、Gd、Y、Ba元素的原料及摩尔比为BaF2∶GdF3∶YF3＝1∶1∶1，确定HoF3为x摩尔，GdF3为(1-x)摩尔，BaF2为1摩尔，其中x的取值范围为0.005mol≤x≤1mol；在晶体生长步骤中，晶体生长工艺参数确定为：提拉速度0.3～0.8mm/h，旋转速度3～10rpm，生长温度880～903℃。
CN2012100571511A 2012-03-06 2012-03-06 掺钬氟化钆钇钡晶体及其生长方法 Pending CN102586870A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100571511A CN102586870A (zh) 2012-03-06 2012-03-06 掺钬氟化钆钇钡晶体及其生长方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100571511A CN102586870A (zh) 2012-03-06 2012-03-06 掺钬氟化钆钇钡晶体及其生长方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102586870A true CN102586870A (zh) 2012-07-18

Family

ID=46476080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012100571511A Pending CN102586870A (zh) 2012-03-06 2012-03-06 掺钬氟化钆钇钡晶体及其生长方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102586870A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104562183A (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 西南技术物理研究所 大尺寸稀土掺杂氟化钇钡单晶生长方法
CN105463568A (zh) * 2015-12-30 2016-04-06 哈尔滨工业大学 一种掺钬氟化钇钡晶体的制备方法
CN105860976A (zh) * 2016-04-22 2016-08-17 江苏师范大学 一种氟酸盐基蓝色荧光粉及其制备方法
CN105860965A (zh) * 2016-04-22 2016-08-17 江苏师范大学 一种稀土离子掺杂的红色荧光粉及其制备方法
CN109837588A (zh) * 2017-11-29 2019-06-04 长春理工大学 一种掺钬氟化钆钡晶体及其生长方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19910174A1 (de) * 1999-03-01 2000-09-07 Aesculap Meditec Gmbh Infrarot-Laseranordnung, insbesondere für medizinische Anwendungen
CN101693620A (zh) * 2009-10-16 2010-04-14 南京航空航天大学 空气中稀土氟化物的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19910174A1 (de) * 1999-03-01 2000-09-07 Aesculap Meditec Gmbh Infrarot-Laseranordnung, insbesondere für medizinische Anwendungen
CN101693620A (zh) * 2009-10-16 2010-04-14 南京航空航天大学 空气中稀土氟化物的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AMARAL JB,ET AL.: "Computer modeling of BaY2F8:defect structure, rare earth doping and optical behaviour", 《APPLIED PHYSICS B》 *
CHUN LI,ET AL.: "Growth and structure of Ho：BaY2F8 laser crystal", 《第一届激光加工前沿国际会议》 *
TAIJU TSUBOI,ET AL.: "Optical spectroscopy of heavily Ho3+-doped BaY2F8 crystal", 《JOURNAL OF LUMINESCENCE》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104562183A (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 西南技术物理研究所 大尺寸稀土掺杂氟化钇钡单晶生长方法
CN104562183B (zh) * 2014-12-31 2018-01-19 西南技术物理研究所 大尺寸稀土掺杂氟化钇钡单晶生长方法
CN105463568A (zh) * 2015-12-30 2016-04-06 哈尔滨工业大学 一种掺钬氟化钇钡晶体的制备方法
CN105463568B (zh) * 2015-12-30 2017-12-15 哈尔滨工业大学 一种掺钬氟化钇钡晶体的制备方法
CN105860976A (zh) * 2016-04-22 2016-08-17 江苏师范大学 一种氟酸盐基蓝色荧光粉及其制备方法
CN105860965A (zh) * 2016-04-22 2016-08-17 江苏师范大学 一种稀土离子掺杂的红色荧光粉及其制备方法
CN105860976B (zh) * 2016-04-22 2018-04-20 江苏师范大学 一种氟酸盐基蓝色荧光粉及其制备方法
CN109837588A (zh) * 2017-11-29 2019-06-04 长春理工大学 一种掺钬氟化钆钡晶体及其生长方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102586870A (zh) 掺钬氟化钆钇钡晶体及其生长方法
CN105254184A (zh) 一种稀土离子掺杂的Li3YCl6微晶玻璃及其制备方法
CN104529152B (zh) 一种CdSe量子点掺杂玻璃及其制备方法
CN102211872A (zh) 3μm发光掺稀土离子氟磷酸盐激光玻璃及其制备方法
CN103011593A (zh) 中红外2.7μm发光的铒钕离子共掺杂碲氟化物玻璃
CN102633436B (zh) 一种稀土离子掺杂氟氧钨硅酸盐上转换发光玻璃的制备方法
CN102534790B (zh) 一种多段掺杂浓度梯度的石榴石复合晶体及其生长方法
CN102659319A (zh) 氟氧化物玻璃陶瓷及其制备方法
CN101649489B (zh) 一种用于提拉法生长钒酸钇晶体的原料合成方法
CN104609849B (zh) Si/Ti掺杂的铽铝石榴石法拉第磁旋光透明陶瓷及其制备方法
CN101864595B (zh) 掺铒氟化钆锂晶体及其生长方法
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
CN101054728A (zh) 用于激光和受激拉曼频移的钼酸盐晶体及其制备方法和用途
CN101376565B (zh) 高效紫外和蓝色上转换发光透明玻璃陶瓷及其制备
CN101481213B (zh) 2μm高磷含量氟磷酸盐激光玻璃及其制备方法
CN101298695A (zh) 铌酸钙单晶体的生长方法
CN104386730A (zh) 一种Ho3+/Yb3+双掺杂α-NaYF4激光晶体及其制备方法
CN101328613B (zh) 光子雪崩机制Zn和Er双掺杂铌酸锂晶体上转换材料的制备方法
CN102051684A (zh) 铥钬共掺铝酸钇钙激光晶体的生长方法
CN112010564B (zh) 一种基于稀土离子原位析晶的氟氧微晶玻璃及其制备方法与应用
CN103058516A (zh) 高浓度铒离子掺杂中红外2.7μm发光碲钨酸盐玻璃
CN101376564A (zh) 超宽带红外发光透明玻璃陶瓷及其制备
CN103073191B (zh) SiO2—NaF—Eu:YAG系玻璃陶瓷制备方法
CN102691104A (zh) 掺镱钇钆铝石榴石晶体及其生长方法
CN103757699B (zh) 一种铕离子掺杂氟化钆钠光学晶体及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120718