CN109811414A - 一种钨酸盐激光晶体基质及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钨酸盐激光晶体基质及其制备方法，属于激光晶体材料领域。该钨酸盐晶体的化学式为：Na5Gd(WO4)4，属于四方晶系I41 /a空间群。其晶胞参数为α=β=γ=90°，a=11.4937Å，b=11.4937Å,c=11.3998Å,Z=4。还提供了上述钨酸盐激光晶体的制备方法，采用熔盐顶部籽晶法，以Na2WO4作为助熔剂，生长参数为：生长温度950‑1000℃，转速5‑20转/分钟，降温速率0.5‑2℃/天，生长出Na5Gd(WO4)4晶体。本发明的晶体可以在固体激光器中作为激光工作物质使用。
Description
技术领域
本发明属于光电功能晶体材料领域，具体涉及一种钨酸盐激光晶体基质及其制备方法。
背景技术
全固态激光器(DPL)具有体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、寿命长、光束质量高等优点，市场需求十分巨大。而其核心材料就是激光晶体介质材料，具有高效率，物化性能稳定，低的热耗散晶体成为当今研究热点，在高功率激光运转中常常有大量的热产生，这对晶体的热导率要求很高，而常常会导致晶体开裂，输出激光束质量显著下降。众所周知，热产生除了与晶体质量有关外，还以晶体内掺杂激活离子间的交叉弛豫带来的能量损耗，因此，寻找低能量损耗的晶体基质一直式研究重点。此外要求晶体具有稳定的激光质量输出。为了解决在高功率激光运转中常常有大量的热产生，这对晶体的热导率要求很高，而常常会导致晶体开裂，输出激光束质量显著下降，本发明提供一种钨酸盐激光晶体基质及其制备方法。
发明内容
本发明目的提供一种具有长阳离子间距的钨酸盐晶体材料，该钨酸盐晶体的化学式为：Na5Gd(WO4)4，该晶体属于四方结构，空间群I41/a，与商用的KGd(WO4)2相比较其稀土离子Gd3+离子间距更长离子间的能量传递弱，因此能量耗散少，可实现高浓度发光离子的掺杂，效率更高。
本发明的目的是为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种钨酸盐激光晶体基质，该钨酸盐激光晶体的化学式为：Na5Gd(WO4)4。
该类化合物属于四方晶系，空间群为I41/a，晶体学参数见表1。其结构主要特征为孤立的[WO4]2-阴离子基团网格结构，金属离子Na+/Gd3+填充在由三维网格构建的空腔之中。
本发明还提供上述一种钨酸盐激光晶体基质的制备方法，该晶体采用熔盐顶部籽晶法生长，所用助熔剂为Na2WO4，所述溶质Na5Gd(WO4)4与助熔剂摩尔比为5：1-2：1之间，按化学计量比称取Na2CO3，Gd2O3，WO3原料，在玛瑙研钵中充分研磨；将上述混合料置入铂金坩锅中，生长温度950-1000℃，转速5-20转/分钟，降温速率0.5-2℃/天，最后生长出Na5Gd(WO4)4晶体。
本发明的有益效果：
1)本发明提供一种钨酸盐激光晶体基质及其制备方法，该钨酸盐晶体的化学式为：Na5Gd(WO4)4，该晶体属于四方结构，空间群I41/a，与商用的KGd(WO4)2相比较，其稀土离子Gd3+离子间距更长，离子间的能量传递弱，因此能量耗散少，可实现高浓度发光离子的掺杂，效率更高；
2)该钨酸盐晶体可采用顶部籽晶法进行生长，所用助熔剂为Na2WO4。
3)本发明通过在双钨酸盐中构建孤立的阴离子基团结构，增大稀土离子间距，减少离子间能量传递过程的耗散，制备方法简单，容易生长出尺寸大的单晶。
附图说明
图1为Na5Gd(WO4)4的结构图；
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
将反应物Na2CO3，Gd2O3，WO3按照助熔剂Na2WO4与熔质Na5Gd(WO4)4摩尔比3：1称量，研磨充分后装入Φ50×50mm铂金坩埚中，然后放入程序控制的熔盐炉中，用10h从室温加热到1050℃，并在1050℃下保温48h，缓慢降温至结晶点，并控制温度高于结晶点0.5℃，引入籽晶接触熔液面，籽晶方向(001)，以1.5℃/天的降温速率降温，晶转速率为20转/分钟，晶体生长结束后，将晶体提拉出液面，以10℃/h冷却到室温，然后关闭炉子。
表1 Na5Gd(WO4)4晶体学数据
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种钨酸盐激光晶体基质，其特征在于：其化学式为：Na5Gd(WO4)4。
2.根据权利要求1 所述的一种钨酸盐激光晶体基质，其特征在于：所述晶体属于四方晶系，空间群I4 1 /a，其晶胞参数为α=β=γ=90°，a=11.4937 Å，,b=11.4937 Å, c=11.3998Å, Z=4。
3.一种制备如权利要求1 所述的一种钨酸盐激光晶体基质的方法，其特征在于：该晶体采用熔盐顶部籽晶法生长，将反应物Na2CO3，Gd2O3，WO3按照助熔剂Na2WO4与熔质Na5Gd(WO4)4配比称量混合，生长温度950-1000℃，转速5-20转/分钟，降温速率0.5-2℃/天。
4.根据权利要求3所述的一种钨酸盐激光晶体基质的制备方法，其特征在于：所述助熔剂与溶质Na5Gd(WO4)4的摩尔比在5：1-2：1之间。
5.一种如权利要求1所述的一种钨酸盐激光晶体基质在固体激光器中作为激光工作介质的应用。
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