CN102766905A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN102766905A
CN102766905A CN2011102415405A CN201110241540A CN102766905A CN 102766905 A CN102766905 A CN 102766905A CN 2011102415405 A CN2011102415405 A CN 2011102415405A CN 201110241540 A CN201110241540 A CN 201110241540A CN 102766905 A CN102766905 A CN 102766905A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
crystal
preparation
ion
band
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.)
Granted
Application number
CN2011102415405A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102766905B (zh
Inventor
龚兴红
黄艺东
陈雨金
林炎富
黄建华
罗遵度
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.)
Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Original Assignee
Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
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 Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS filed Critical Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Priority to CN201110241540.5A priority Critical patent/CN102766905B/zh
Publication of CN102766905A publication Critical patent/CN102766905A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102766905B publication Critical patent/CN102766905B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明提供了一类铒离子激活1.55微米波段镓酸盐激光晶体及其制备方法。该类晶体化学通式为Cex:Yby:Erz:AR(1-x-y-z)Ga3O7，其中Er为激活离子，Yb为敏化离子，Ce为退激离子，A为Ca、Sr、Ba中的至少一种，R为Y、La、Gd、Lu中的至少一种，x、y、z的值根据激光运转需要在0到1之间变化，且x+y+z≤1。该类晶体属于四方晶系，空间群为

Description

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
 
技术领域
本发明涉及一类铒激活1.55微米波段镓酸盐激光晶体及其制备方法。
背景技术
人眼安全的1.55微米波段激光在医疗、遥感探测、通讯、雷达成像及非线性频率转换等方面具有重要的应用前景，是目前固体激光领域中的研究热点。
经由铒离子4I13/2→4I15/2跃迁可直接获得高光束质量和高性能1.55微米波段激光。一般情况下，铒离子1.55微米激光运转机制是：采用对970nm波长附近半导体激光具有较大吸收截面的Yb3+作为敏化离子，通过能量传递使Er3+离子布居到4I11/2能级上，然后通过4I11/2→4I13/2的辐射和无辐射跃迁，使激光上能级4I13/2得到布居，最后由4I13/2→4I15/2跃迁实现1.55微米激光输出。但必须指出，Er3+离子的泵浦能级4I11/2到激光上能级4I13/2的能级间隔较大，且荧光分支比较小，这样，在低声子能量晶体中，由于多声子无辐射弛豫几率小，处于泵浦能级上的粒子只有部分到达激光上能级，其余的则通过上转换跃迁至更高能级，或通过辐射跃迁直接回到基态，使激光运转所需的粒子数反转条件难以实现。Ce3+离子只有2F5/2和2F7/2两个能级，且能级间隔与Er3+离子4I11/2和4I13/2之间的能级间隔相当，通过Er3+到Ce3+的能量传递，可使布居于泵浦能级4I11/2的粒子快速弛豫至激光上能级4I13/2，因此，在低声子能量晶体中引入Ce3+离子作为退激离子，可改善低声子能量晶体中1.55微米激光的运转。
本发明涉及一类镓酸盐晶体，该类晶体化学性能稳定、硬度高、热性能好，但该类晶体也存在上述不利于1.55微米激光的运转的负面因素：晶体的声子能量较低。因此，要在该类晶体中实现1.55微米激光输出，在引入Yb3+离子作为敏化剂的同时，也要引入Ce3+离子对泵浦能级进行退激活，使粒子快速弛豫至激光上能级。
发明内容
本发明的目的在于提供一类铒离子激活1.55微米波段镓酸盐激光晶体及其制备方法。为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
1、    一类铒离子激活1.55微米波段激光晶体，该类晶体的化学通式为Cex:Yby:Erz:AR(1-x-y-z)Ga3O7，其中Er为激活离子，Yb为敏化离子，Ce为退激离子，A为Ca、Sr、Ba中的至少一种，R为Y、La、Gd、Lu中的至少一种，x、y、z的值根据激光运转需要在0到1之间变化，且x+y+z≤1。该类晶体属于四方晶系，空间群为                                                
Figure 316952DEST_PATH_IMAGE001
。
2、    一种如项1所述的激光晶体的制备方法，即采用提拉法生长所述激光晶体。
3、    一种如项1所述的激光晶体可用作固体激光器工作物质，其特征为：可被半导体激光泵浦，并输出1.55微米波段激光。
该方案制备流程简单，易于操作，制备过程无污染、无毒害等特点：
（1）、以Ca、Sr、Ba、Ce、Yb、Er、Y、La、Gd、Lu、Ga的氧化物和相应盐类为原料，并按上述材料的化学式称取符合Cex:Yby:Erz:AR(1-x-y-z)Ga3O7计量比的原料；
（2）、将（1）中称取的原料混合物置于玛瑙研钵中充分研磨混合均匀，并用油压机和成型模具，将混合料压制成圆柱形薄片。
（3）、将（2）中制得的薄片装入不与晶体组分起化学反应的金属、合金或氧化物等耐高温材料制造的坩锅中，置于高温烧结炉烧结48-72小时，获得单晶生长所需的多晶料饼。烧结温度随晶体组成化学式的不同在900～1200oC之间变化。
（4）、将（3）中制得的多晶料饼装入铱金坩锅，置于单晶提拉炉中，进行晶体生长，获得满足激光工作需要的高光学质量单晶。该类单晶生长条件：
生长气氛：氮气气氛；
Figure 16104DEST_PATH_IMAGE003
熔化温度：熔化温度为晶体熔点，随晶体化学组成不同，晶体熔点在1400～2000oC之间变化；
Figure 751978DEST_PATH_IMAGE004
晶体提拉速度：0.5～1.2mm/h；
Figure 216458DEST_PATH_IMAGE005
晶体转速：15～30rpm；
退火：退火降温速率为10～20oC/h。
具体实施方式
实施例1：
称取22.59g的CeO2、7.39g的Yb2O3、0.717g的Er2O3、55.36g的SrCO3、36.70g的Gd2O3和106.49g的Ga2O3，将这六种原料一起置于玛瑙研钵中研磨混合均匀，分3次用φ50mm的成型模具及油压机将混合料压成圆饼，置于马弗炉中在1050oC烧结48小时。然后将固相反应合成的产物装入φ60×30mm3的铱金坩埚，置于晶体提拉生长炉中，升温熔化。生长的条件为：熔化温度1600oC左右，拉速1.0mm/h，转速15rpm，退火降温速率10oC/h。生长得到尺寸大于φ20×40mm3的优质透明单晶Ce0.35:Yb0.1:Er0.01:SrGd0.54Ga3O7。该晶体适合970nm波长附近半导体激光泵浦，输出1.55微米波段激光。
实施例2：
     称取22.59g的CeO2、7.39g的Yb2O3、0.717g的Er2O3、74g的BaCO3、32.99g的La2O3和106.49g的Ga2O3，将这四种原料一起置于玛瑙研钵中研磨混合均匀，分3次用φ50mm的成型模具及油压机将混合料压成圆饼，置于马弗炉中在1050oC烧结48小时。然后将固相反应合成的产物装入φ60×30mm3的铱金坩埚，置于晶体提拉生长炉中，升温熔化。生长的条件为：熔化温度1650oC左右，拉速1.2mm/h，转速15rpm，退火降温速率20oC/h。生长得到尺寸大于φ20×40mm3的优质透明单晶Ce0.35:Yb0.1:Er0.01:BaLa0.54Ga3O7。

Claims (4)

1.一类55微米波段激光晶体材料，其特征在于：该类晶体的化学通式为Cex:Yby:Erz:AR(1-x-y-z)Ga3O7，属于四方晶系，空间群为                                               
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，其中Er为激活离子，Yb为敏化离子，Ce为退激离子，A为Ca、Sr、Ba中的至少一种，R为Y、La、Gd、Lu中的至少一种，x、y、z的值根据激光运转需要在0到1之间变化，且x+y+z≤1。
2.一种权利要求1所述的激光晶体的生长制备方法，其特征在于：所述的晶体由提拉法生长。
3.如权利要求1至2所述的激光晶体，其特征在于：作为固体激光器工作物质，可输出1.55微米波段激光。
4.如权利要求3所述的固体激光器工作物质，其特征在于：采用半导体激光作为该固体激光器的泵浦源。
CN201110241540.5A 2011-05-04 2011-08-22 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 Active CN102766905B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110241540.5A CN102766905B (zh) 2011-05-04 2011-08-22 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

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101141427 2011-05-04
CN201110114142.7 2011-05-04
CN201110114142 2011-05-04
CN201110241540.5A CN102766905B (zh) 2011-05-04 2011-08-22 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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102766905A true CN102766905A (zh) 2012-11-07
CN102766905B CN102766905B (zh) 2016-02-17

Family

ID=47094460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110241540.5A Active CN102766905B (zh) 2011-05-04 2011-08-22 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

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102766905B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103820857A (zh) * 2014-02-28 2014-05-28 中国科学院福建物质结构研究所 Nd3+敏化Er3+的镓酸钆锶中红外激光晶体
CN103820858A (zh) * 2014-02-28 2014-05-28 中国科学院福建物质结构研究所 一类铒或钬激活abc3o7型中红外超快激光晶体
CN104577701A (zh) * 2015-01-29 2015-04-29 中国科学院福建物质结构研究所 1.55微米波段铒镱双掺磷酸盐晶体激光器
CN105244760A (zh) * 2015-10-16 2016-01-13 中国科学院福建物质结构研究所 铒、镱和铈离子掺杂的正硅酸盐晶体及其激光器件
CN108486655A (zh) * 2018-05-02 2018-09-04 中国科学院福建物质结构研究所 一种中红外激光晶体材料

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1566413A (zh) * 2003-07-10 2005-01-19 中国科学院福建物质结构研究所 硼酸钆锶激光晶体及其制备方法
CN1958881A (zh) * 2005-11-01 2007-05-09 中国科学院福建物质结构研究所 硼酸盐激光晶体Li6R (1－x) REx（BO3）3及其制备方法和用途
CN101037797A (zh) * 2006-03-17 2007-09-19 中国科学院福建物质结构研究所 掺铒镱硼酸钆锶激光晶体及其制备方法和用途
US20090279577A1 (en) * 2008-05-06 2009-11-12 Mccarthy John C Multi-pass laser amplifier with staged gain mediums of varied absorption length

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1566413A (zh) * 2003-07-10 2005-01-19 中国科学院福建物质结构研究所 硼酸钆锶激光晶体及其制备方法
CN1958881A (zh) * 2005-11-01 2007-05-09 中国科学院福建物质结构研究所 硼酸盐激光晶体Li6R (1－x) REx（BO3）3及其制备方法和用途
CN101037797A (zh) * 2006-03-17 2007-09-19 中国科学院福建物质结构研究所 掺铒镱硼酸钆锶激光晶体及其制备方法和用途
US20090279577A1 (en) * 2008-05-06 2009-11-12 Mccarthy John C Multi-pass laser amplifier with staged gain mediums of varied absorption length

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103820857A (zh) * 2014-02-28 2014-05-28 中国科学院福建物质结构研究所 Nd3+敏化Er3+的镓酸钆锶中红外激光晶体
CN103820858A (zh) * 2014-02-28 2014-05-28 中国科学院福建物质结构研究所 一类铒或钬激活abc3o7型中红外超快激光晶体
CN104577701A (zh) * 2015-01-29 2015-04-29 中国科学院福建物质结构研究所 1.55微米波段铒镱双掺磷酸盐晶体激光器
CN104577701B (zh) * 2015-01-29 2017-08-15 中国科学院福建物质结构研究所 1.55微米波段铒镱双掺磷酸盐晶体激光器
CN105244760A (zh) * 2015-10-16 2016-01-13 中国科学院福建物质结构研究所 铒、镱和铈离子掺杂的正硅酸盐晶体及其激光器件
CN108486655A (zh) * 2018-05-02 2018-09-04 中国科学院福建物质结构研究所 一种中红外激光晶体材料

Also Published As

Publication number Publication date
CN102766905B (zh) 2016-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101476156B (zh) 掺杂钆钇钪镓石榴石、钆钇钪镓铝石榴石及其熔体法晶体生长方法
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
CN103194796A (zh) 钬镨共掺氟化镥锂中红外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
CN101089242B (zh) 掺钕钨酸锂镧钡激光晶体及其制备方法和用途
CN110607557A (zh) 一种掺谱氟化铅可见波段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
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
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
CN101037796A (zh) 掺钕硼酸氧钙钆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
CN101377015A (zh) 一种新型的1.54μm波段稀土离子激活的钆镓石榴石激光晶体
CN1837419B (zh) 掺镱硼酸氧钙钇镧激光晶体及其制备方法和用途
CN102337591B (zh) 镱掺杂硼酸三钇钾激光晶体及其生长方法和用途
CN101457398B (zh) 双掺镱钠离子钼酸锶激光晶体及其制备方法
CN1958881A (zh) 硼酸盐激光晶体Li6R (1－x) REx（BO3）3及其制备方法和用途
CN101114103B (zh) 用于激光和受激拉曼频移的钼酸盐晶体及其制备和用途
CN101717998A (zh) 掺钕的硅酸钇镥激光晶体及其制备方法
CN102691104A (zh) 掺镱钇钆铝石榴石晶体及其生长方法
CN1318659C (zh) 掺钕硼酸镧锶激光晶体及其制备方法
CN100447308C (zh) 掺杂钙钽镓石榴石晶体的制备方法和用途
CN101709507A (zh) 掺钕的硅酸钇钆激光晶体及其制备方法
CN101063229A (zh) 掺钕铌酸钡锂激光晶体及其制备方法和用途
CN100415949C (zh) 掺镱硼酸钆钇氧钙自倍频激光晶体
CN101457399B (zh) 双掺铒钠离子钼酸钙激光晶体及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant