CN110468452A - 一种中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光材料技术领域，具体涉及一种中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤及其制备方法和应用。本发明提供的中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤中，通过Ho3+的两个激发态能级(5I5→5I6)之间的跃迁，可产生3.2～4.3μm波段的中红外激光；共掺杂的Tm3+对激活离子Ho3+具有敏化与退激活的协同作用，既可作为Ho3+的敏化离子，又可作为Ho3+的退激活离子，使得Ho3+的激光下能级5I6的寿命有效地降低，同时激光上能级5I5的寿命不发生明显变化，有利于降低激光阈值，提高激光输出效率和功率。

Description

一种中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤及其制备方法 和应用
技术领域
本发明涉及激光材料技术领域，具体涉及一种中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤及其制备方法和应用。
背景技术
3.2～4.3μm波段中红外激光在气体环境监测、光谱学、海洋探测、激光医疗、大气遥感、激光雷达及红外光电对抗等领域具有广泛的应用前景。目前，实现3.2～4.3μm波段中红外激光输出的方法主要有以下几种：1)非线性光学变频技术，此方法需要高相干性的泵浦源和合适的红外非线性光学晶体，且实现激光输出的装置系统结构复杂，性价比偏低，从而限制其应用范围和领域；2)半导体量子级联激光技术，该技术产生的激光输出功率较低，并通常具有相对较宽的波长带宽和高度的相散，在较高输出功率时，其输出激光的相干性不够理想，且发散角较大，制约了其在高光束质量需求领域的应用；3)通过稀土离子辐射跃迁直接实现该波段激光输出，该技术具有系统结构简单紧凑、激光光束质量高、稳定性好等优势，是实现3.2～4.3μm波段中红外激光输出的有效途径。在众多稀土离子中，Ho3+具有丰富的能级和4f电子的跃迁，是实现3.2～4.3μm波段激光输出的有效稀土离子之一，通过其5I5→5I6的能级跃迁可产生该波段范围内激光，并且掺Ho3+的激光材料在3.2～4.3μm波段内的荧光为宽带谱，通过调谐技术，可以获得该波段范围内某些特殊波长的激光输出。
目前，Ho3+已在BaY2F8(BYF)、LiYF4(YLF)、InF3和玻璃光纤等氟化物中实现了3.9μm附近中红外激光输出，其中在Ho:YLF晶体上实现了3.9μm输出能量达180mJ的脉冲激光输出。但是，基于Ho3+掺杂氟化物等激光材料实现的3.2～4.3μm中红外激光输出仍难以被广泛应用，主要是由于以下几方面原因：1)氟化物的机械性能差、抗光损伤阈值低、生长条件苛刻及获得高质量晶体困难等；2)Ho3+的吸收波段与目前发展成熟的半导体激光器(LD)的激光波长不匹配，很难采用LD直接抽运，且其在890nm附近吸收较弱，Cr3+:LiSrAlF6或钛宝石激光泵浦效率低，从而导致激光效率较低，并且使得系统结构复杂、稳定性差；3)Ho3+的激光上能级5I5的寿命远低于下能级5I6的寿命，不利于激光上下能级间粒子数反转，不仅阈值高而且对激光效率也有重要影响。
因此，研究高效3.2～4.3μm中红外激光增益材料对于发展全固态中红外激光器具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤及其制备方法和应用，本发明提供的中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤中，共掺杂的Tm3+能够实现对激活离子Ho3+的敏化与退激活的协同作用，使得Ho3+的激光下能级5I6的寿命有效地降低，同时激光上能级5I5的寿命不发生明显变化，从而降低激光阈值和提高激光效率。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤，化学组成为(TmxHoyRez)2O3，其中，x＝0.001～20at％，y＝0.001～50at％，z＝1-x-y；Re3+为不同于Tm3+和Ho3+的稀土离子。
优选地，所述Re3+包括Y3+、Sc3+、Lu3+、Gd3+和La3+中的至少一种。
本发明提供了上述技术方案所述中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤的化学组成配料，并将各初始原料混合，得到混合原料；
(2)利用所述步骤(1)中混合原料制备得到多晶料棒；
(3)采用激光加热基座法，利用所述步骤(2)中多晶料棒制备得到中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤。
优选地，所述步骤(2)中具体是采用固相法或液相法，利用所述混合原料制备得到多晶料棒。
优选地，所述固相法包括：
将混合原料依次进行压制和烧结，得到多晶料棒。
优选地，所述液相法包括：
将混合原料溶解于酸性试剂中，利用碱性试剂对所得原料酸性溶液进行共沉淀，将所得沉淀物依次进行洗涤、干燥、压制和烧结，得到多晶料棒。
优选地，所述步骤(3)中激光加热基座法的操作条件包括：提拉速度为0.05～2mm/min，给料速度为0.02～1mm/min。
本发明提供了上述技术方案所述中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤或上述技术方案所述制备方法制备得到的中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤作为3.2～4.3μm波段中红外激光增益材料的应用。
优选地，所述应用包括以下步骤：
采用激光波长为765～825nm的半导体激光器作为泵浦源，对所述中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤进行泵浦，实现3.2～4.3μm波段中红外激光输出。
优选地，所述中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤在使用前进行退火处理，所述退火处理的温度为1400～1600℃，保温时间为40～72h。
本发明提供了一种中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤，化学组成为(TmxHoyRez)2O3，其中，x＝0.001～20at％，y＝0.001～50at％，z＝1-x-y；Re3+为不同于Tm3+和Ho3+的稀土离子。本发明提供的中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤(简写为Tm,Ho:Re2O3)中，Ho3+作为激活离子，通过Ho3+的两个激发态能级(5I5→5I6)之间的跃迁，可产生3.2～4.3μm波段的中红外激光；共掺杂的Tm3+对激活离子Ho3+具有敏化与退激活的协同作用，既可作为Ho3+的敏化离子，使得Ho3+掺杂倍半氧化物激光单晶光纤适合于目前发展成熟的激光波长为765～825nm的半导体激光器泵浦，提高泵浦效率；又可作为Ho3+的退激活离子，使得Ho3+的激光下能级5I6的寿命有效地降低，同时激光上能级5I5的寿命不发生明显变化，有利于降低激光阈值，提高激光输出效率和功率。因此，本发明提供的中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤对于发展高效稳定、高光束质量3.2～4.3μm波段激光及其在医疗、科学研究及国防安全等领域的应用具有重要意义。
附图说明
图1为本发明中采用半导体激光器作为泵浦源实现中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤中红外激光输出的装置结构示意图，图中，1-激光波长为765～825nm的AlGaAs半导体激光器、2-耦合聚焦系统、3-对3.2～4.3μm波段全反射和对765～825nm波段全透射的介质镜、4-中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤元件、5-循环冷却水系统、6-对3.2～4.3μm波段部分透射和对765～825nm波段全反射的介质镜、7-激光功率计；
图2为Tm3+与Ho3+之间的能量传递示意图；
图3为Tm,Ho:Y2O3与Ho:Y2O3的漫反射吸收谱；
图4为激光波长为765～825nm的半导体激光器激发Tm,Ho:Y2O3与Ho:Y2O3的荧光光谱。
具体实施方式
本发明提供了一种中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤，化学组成为(TmxHoyRez)2O3，其中，x＝0.001～20at％，y＝0.001～50at％，z＝1-x-y；Re3+为不同于Tm3+和Ho3+的稀土离子。在本发明中，x优选为0.01～10at％，更优选为0.05～5at％，进一步优选为0.1～3at％；y优选为0.01～20at％，更优选为0.1～10at％，进一步优选为0.5～4at％。在本发明中，所述Re3+优选包括Y3+、Sc3+、Lu3+、Gd3+和La3+中的至少一种，更优选为Y3+、Sc3+、Lu3+、Gd3+或La3+，进一步优选为Y3+。
本发明提供了上述技术方案所述中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤的化学组成配料，并将各初始原料混合，得到混合原料；
(2)利用所述步骤(1)中混合原料制备得到多晶料棒；
(3)采用激光加热基座法，利用所述步骤(2)中多晶料棒制备得到中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤。
本发明按照中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤的化学组成配料，并将各初始原料混合，得到混合原料。在本发明中，所述初始原料优选包括Tm2O3、Ho2O3和Re2O3；所述Re2O3优选包括Y2O3、Sc2O3、Lu2O3、Gd2O3或La2O3中的至少一种。本发明优选参照下述反应式中化学计量比配料：
xTm2O3+yHo2O3+zRe2O3＝(TmxHoyRez)2O3，其中，z＝1-x-y。
在本发明中，所述Tm2O3、Ho2O3和Re2O3的纯度优选不低于99.99％。本发明对于所述Tm2O3、Ho2O3和Re2O3的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。本发明对于所述Tm2O3、Ho2O3和Re2O3混合的方式和加料顺序没有特殊的限定，能够将各组分混合均匀即可。
得到混合原料后，本发明利用所述混合原料制备得到多晶料棒。本发明优选采用固相法或液相法，利用所述混合原料制备得到多晶料棒。
在本发明中，所述固相法优选包括以下步骤：将混合原料依次进行压制和烧结，得到多晶料棒(即作为籽晶和源棒)。
在本发明中，所述压制的压力优选为100～150MPa，更优选为120～130MPa；保压时间优选为2～3min。本发明优选是将合适尺寸的气球放置到内直径为1.5～3mm的圆柱形模具中，将所述混合原料装填入气球中，并用玻璃棒压实，直至装填高度达到10～20cm时，停止填装；将气球从圆柱形模具中取出后，对气球内混合原料进行抽真空处理，此时装填有混合原料的气球呈圆棒状，之后竖直放入冷等静压机中，升压至100～150MPa并保压2～3min，此时混合原料形成直径均匀的原料棒，从气球中取出后，以待烧结。本发明通过冷等静压机压制，有利于进一步压缩原料的体积，并得到直径均匀性较好的料棒。
在本发明中，所述烧结的温度优选为1250～1550℃，更优选为1300～1500℃；保温时间优选为24～72h，更优选为35～50h；升温至烧结所需温度的升温速率优选为1～2.5℃/min。在本发明中，所述烧结优选在空气气氛中进行，所述烧结优选在烧结炉中进行。本发明优选在上述条件下进行烧结，有利于获得掺杂离子均匀分布的高质量籽晶和源棒。
在本发明中，所述液相法优选包括以下步骤：将混合原料溶解于酸性试剂中，利用碱性试剂对所得原料酸性溶液进行共沉淀，将所得沉淀物依次进行洗涤、干燥、压制和烧结，得到多晶料棒(即作为籽晶和源棒)。
本发明对于所述酸性试剂没有特殊的限定，能够将所述混合原料溶解即可。在本发明中，所述酸性试剂优选为硝酸。在本发明中，所述碱性试剂优选为氨水。本发明优选采用氨水对所述原料酸性溶液进行滴定，控制体系的pH值在11.5～12.5进行共沉淀，之后将所得物料进行离心，得到凝胶状前驱物，依次进行洗涤、干燥、压制和烧结，得到多晶料棒。本发明对于所述离心、洗涤和干燥的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。在本发明中，所述压制的方法优选参照上述固相法中压制的方法，在此不再赘述。在本发明中，所述烧结的温度优选为1250～1550℃，更优选为1300～1500℃；烧结的时间优选为30～60h，更优选为35～50h；升温至烧结所需温度的升温速率优选为1～2.5℃/min。本发明优选在上述条件下进行烧结，有利于获得掺杂离子均匀分布的高质量籽晶和源棒。
得到多晶料棒后，本发明采用激光加热基座法，利用所述多晶料棒制备得到中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤。本发明优选通过激光加热使得多晶料棒充分熔化，获得单晶光纤生长初始熔体，然后采用激光加热基座法生长中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤。在本发明中，所述激光加热基座法的操作条件优选包括：提拉速度为0.05～2mm/min，给料速度为0.02～1mm/min；更优选包括：提拉速度为0.08～1.2mm/min，给料速度为0.04～0.6mm/min。本发明对于所述激光加热基座法生长工艺的具体操作步骤以及所需设备没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的操作步骤及设备即可；本发明优选待单晶光纤生长至适宜长度后，关闭进给系统，继续提拉将单晶光纤拉脱；单晶光纤生长结束后，以0.2～2W/min的速率降低激光功率(更优选是以0.5～1W/min的速率降低激光功率)，关闭激光器；然后将单晶光纤从提拉装置中取出，即得中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤。
本发明结合基质材料(Re2O3)声子能量低与单晶光纤散热性好等优势，采用激光加热基座法生长的倍半氧化物单晶光纤作为Ho3+的3.2～4.3μm激光基质材料，为Ho3+提供合适的晶体场，提高3.2～4.3μm波段激光的输出效率；并通过掺入Tm3+实现对激活离子Ho3+的敏化与退激活的协同作用，可降低Ho3+的激光下能级(5I6)的寿命并有效提高泵浦效率，对发展3.2～4.3μm宽带可调谐激光具有重要意义。
本发明提供了上述技术方案所述中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤，或者上述技术方案所述制备方法制备得到的中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤，作为3.2～4.3μm波段中红外激光增益材料的应用。
本发明利用中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤作为3.2～4.3μm波段中红外激光增益材料，能够实现3.2～4.3μm波段中红外激光输出；本发明优选是根据中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤的吸收波长，选择激光波长与之匹配的半导体激光器作为泵浦源；在本发明中，所述半导体激光器的激光波长优选为765～825nm，具体是在790nm附近。在本发明中，所述半导体激光器优选为AlGaAs半导体激光器。
在本发明中，利用中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤作为激光增益材料，实现3.2～4.3μm波段中红外激光输出的方法，优选包括以下步骤：采用激光波长为765～825nm的半导体激光器作为泵浦源，对所述中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤进行泵浦，实现3.2～4.3μm波段中红外激光输出。
在本发明中，所述中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤在使用前优选进行退火处理，所述退火处理的温度优选为1400～1600℃，更优选为1500℃；保温时间优选为40～72h，更优选为48h；升温至退火处理所需温度的升温速率优选为0.5～3℃/min，更优选为1.0℃/min。在本发明中，所述退火处理优选在空气气氛中进行。退火处理完成后，本发明优选将退火处理后中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤冷却至室温；所述冷却的速率优选为0.5～3℃/min，更优选为1.0℃/min。本发明优选通过退火处理消除中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤中的热应力，防止开裂，并有利于提高中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤的光学质量。
在本发明中，所述中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤作为激光增益材料，在半导体激光器泵浦下，Tm3+能够有效地吸收半导体激光器的能量，然后在基质材料(即Re2O3)声子能量的辅助下发生离子间能量传递，即3H4(Tm3+)到5I5(Ho3+)，有效地将泵浦能量传递给激活离子Ho3+，实现Tm3+的敏化作用，提高泵浦效率；之后Ho3+发生5I5到5I6的辐射跃迁，发射3.2～4.3μm荧光；同时，在基质材料声子能量的辅助下，发生从Ho3+的5I6到Tm3+的3H5的能量传递，可加快Ho3+的激光下能级5I6的粒子抽空速率，同时实现退激活作用，降低激光下能级寿命，从而有利于降低激光阈值和提高激光效率。
图1为实现中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤3.2～4.3μm波段激光输出的装置，如图1所示，包括激光波长为765～825nm的AlGaAs半导体激光器1(简写为AlGaAs半导体激光器1)、耦合聚焦系统2、对3.2～4.3μm波段全反射和对765～825nm波段全透射的介质镜3(简写为介质镜3)、中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤元件4、对3.2～4.3μm波段部分透射和对765～825nm波段全反射的介质镜6(简写为介质镜6)、激光功率计7。其中，在所述中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤元件4的外部设置有循环冷却水系统5。在本发明中，所述中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤元件4是本发明提供的中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤经切割加工而成的激光元件，由铟箔包裹，置于铜制冷却夹具(铜热沉)中，所述铜热沉对中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤元件4起冷却作用，并且可在铜热沉中通循环冷却水(循环冷却水系统5)，进一步提高冷却效果。在本发明中，使用该装置时，AlGaAs半导体激光器1泵浦光(波长765～825nm的激光)经由耦合聚焦系统2聚焦，之后经介质镜3耦合进中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤元件4中，对激光增益介质进行泵浦，利用循环冷却水系统5对中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤元件4进行冷却，在介质镜3和介质镜6组成的光学谐振腔中产生激光振荡，实现3.2～4.3μm波段中红外激光输出，采用激光功率计7测量3.2～4.3μm波段中红外激光输出的功率。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤的制备方法，包括以下步骤：
将Tm2O3、Ho2O3和Y2O3混合，得到混合原料；其中，Tm2O3、Ho2O3和Y2O3的纯度不低于99.99％，Tm3+的掺杂浓度为1at％，Ho3+的掺杂浓度为1.5at％；
将气球放置到内直径为1.5mm的圆柱形模具中，将所述混合原料装填入气球中，并用玻璃棒压实，直至装填高度达到15cm时，停止填装；将气球从圆柱形模具中取出后，对气球内混合原料进行抽真空处理，之后竖直放入冷等静压机中，升压至120MPa并保压2min，之后去掉气球得到直径均匀的料棒；
将所述料棒置于烧结炉中，在空气气氛中，于1500℃(以1℃/min的速率升温至该温度)条件下进行烧结48h，得到多晶料棒(即作为籽晶和源棒)；
通过激光加热使所述源棒充分熔化，得到单晶光纤生长初始熔体，然后采用激光加热基座法生长单晶光纤，其中，所述激光加热基座法的操作条件包括：提拉速度为0.5mm/min，给料速度为0.2mm/min；待单晶光纤生长至所需长度后，关闭进给系统，继续提拉将单晶光纤拉脱，以1W/min的速率降低激光功率，关闭激光器，然后将单晶光纤从提拉装置中取出，即得中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤(Tm,Ho:Y2O3)。
本实施例制备的Tm,Ho:Y2O3中，Ho3+作为激活离子，通过Ho3+的两个激发态能级(5I5→5I6)之间的跃迁，可产生3.2～4.3μm波段的中红外激光；共掺杂的Tm3+对激活离子Ho3+具有敏化与退激活的协同作用，既可作为Ho3+的敏化离子又可作为Ho3+的退激活离子，其中，Tm3+与Ho3+之间的能量传递如图2所示。
在空气气氛中，将上述制备得到的Tm,Ho:Y2O3进行退火处理，其中，控温程序为：以1℃/min的速率由室温升温至1500℃，在1500℃条件下保温48h，之后以1.0℃/min的速率冷却至室温；然后采用发展成熟的激光波长为765～825nm的AlGaAs半导体激光器对退火处理后的Tm,Ho:Y2O3单晶光纤激光元件进行泵浦，Tm3+可有效吸收泵浦能量，使得Tm,Ho:Y2O3在797nm附近出现较强吸收峰，如图3所示，在基质材料(Y2O3)声子能量的辅助下，将能量有效地转移至Ho3+，实现敏化作用，能够有效地提高半导体激光器的泵浦效率，增强激光材料(Tm,Ho:Y2O3)3.2～4.3μm波段的发光强度；如图4所示，Tm,Ho:Y2O3相对于Ho:Y2O3(即不掺Tm3+)在该波段出现较强荧光峰，然后，发生从Ho3+的5I6到Tm3+的3H5的能量传递，可加快激光下能级5I6的粒子抽空速率，实现退激活作用，减小激光下能级寿命，有利于实现激光上下能级间粒子数反转，降低激光阈值，提高激光输出效率。
由以上实施例可知，本发明以激光加热基座法制备的Ho3+和Tm3+掺杂倍半氧化物激光单晶光纤作为3.2～4.3μm中红外激光增益材料，Tm3+能够实现对激活离子Ho3+的敏化与退激活的协同作用，有效地提高半导体激光器的泵浦效率并降低激光下能级寿命，具有重要的研究价值和广泛的应用前景。
本发明既克服了现有技术中氟化物等机械性能差、制备困难、激光系统复杂、稳定性差、激光输出能量低及效率低等问题，又克服了倍半氧化物这一极高熔点类氧化物晶体制备困难的问题，可为全固态中红外激光器提供新型氧化物激光增益介质。
本发明利用半导体激光器对所述中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤进行泵浦，继而实现3.2～4.3μm波段全固态宽带调谐激光输出，在医疗、科学研究及国防安全等领域有着重要应用前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤，其特征在于，化学组成为(TmxHoyRez)2O3，其中，x＝0.001～20at％，y＝0.001～50at％，z＝1-x-y；Re3+为不同于Tm3+和Ho3+的稀土离子。
2.根据权利要求1所述的中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤，其特征在于，所述Re3+包括Y3+、Sc3+、Lu3+、Gd3+和La3+中的至少一种。
3.权利要求1或2所述中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤的化学组成配料，并将各初始原料混合，得到混合原料；
(2)利用所述步骤(1)中混合原料制备得到多晶料棒；
(3)采用激光加热基座法，利用所述步骤(2)中多晶料棒制备得到中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中具体是采用固相法或液相法，利用所述混合原料制备得到多晶料棒。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述固相法包括：
将混合原料依次进行压制和烧结，得到多晶料棒。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述液相法包括：
将混合原料溶解于酸性试剂中，利用碱性试剂对所得原料酸性溶液进行共沉淀，将所得沉淀物依次进行洗涤、干燥、压制和烧结，得到多晶料棒。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中激光加热基座法的操作条件包括：提拉速度为0.05～2mm/min，给料速度为0.02～1mm/min。
8.权利要求1或2所述中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤或权利要求3～7任一项所述制备方法制备得到的中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤作为3.2～4.3μm波段中红外激光增益材料的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述应用包括以下步骤：
采用激光波长为765～825nm的半导体激光器作为泵浦源，对所述中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤进行泵浦，实现3.2～4.3μm波段中红外激光输出。
10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于，所述中红外铥钬共掺倍半氧化物激光单晶光纤在使用前进行退火处理，所述退火处理的温度为1400～1600℃，保温时间为40～72h。
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