專利名稱：一類鉺離子激活3微米波段鎵酸鹽激光晶體及其制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一類鉺離子激活3微米波段鎵酸鹽激光晶體及其制備方法。
背景技術(shù)：
3微米波段激光在醫(yī)學、軍事、特殊氣體檢測、以及非線性光學等領域具有重要的應用價值。利用鉺離子4111/2到4113/2躍遷實現(xiàn)激光輸出是直接獲得高光束質(zhì)量和高性能3微米波段激光的理想途徑之一。但現(xiàn)有的該波段激光材料還存在不少缺點，3微米波段激光的輸出性能仍未能滿足許多實際應用的需求。例如，目前已經(jīng)商品化的Er:YAG晶體，是一種較為優(yōu)秀的3微米波段激光基質(zhì)晶體，但也存在激光上能級熒光壽命過短導致儲能特性差、吸收譜帶及熒光發(fā)射譜帶較窄等一些不利于半導體激光泵浦及調(diào)Q、鎖模脈沖激光輸出 的缺點。本發(fā)明涉及一類鉺離子激活3微米波段鎵酸鹽激光晶體。該類晶體可被半導體激光泵浦，且激光上能級熒光壽命長，3微米波段熒光發(fā)射譜帶寬，可滿足輸出調(diào)Q、鎖模激光的要求，用其作為增益介質(zhì)的激光器可用于醫(yī)學、軍事、特殊氣體檢測、以及非線性光學等領域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一類鉺離子激活3微米波段鎵酸鹽激光晶體及其制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是
一類鉺離子激活3微米波段激光晶體，該類晶體的化學通式為Erx:AR(1_x)Ga307，其中Er為激活離子，A為Ca、Sr、Ba中的至少一種，R為Y、La、Gd、Lu中的至少一種，X的值根據(jù)激光運轉(zhuǎn)需要在O到I之間變化。該類晶體屬于四方晶系，空間群為。所述的激光晶體的制備方法，即采用提拉法生長所述激光晶體。所述的激光晶體可用作固體激光器的工作物質(zhì)，可被半導體激光泵浦，輸出3微米波段激光。所述的固體激光器，采用半導體激光作為該固體激光器的泵浦源。所述的激光晶體的制備方法的步驟如下，該方案具有制備流程簡單，易于操作，制備過程無污染、無毒害等特點
(1)、以Ca、Sr、Ba、Er、Y、La、Gd、Lu、Ga的氧化物和相應鹽類為原料，并按上述材料的化學式稱取符合Erx :AR(1_X)Ga3O7計量比的原料；
(2)、將(I)中稱取的原料混合物置于瑪瑙研缽中充分研磨混合均勻，并用油壓機和成型模具，將混合料壓制成圓柱形薄片。(3)、將(2)中制得的薄片裝入不與晶體組分起化學反應的金屬、合金或氧化物等耐高溫材料制造的坩鍋中，置于高溫燒結(jié)爐燒結(jié)48 72小時，獲得單晶生長所需的多晶料餅。燒結(jié)溫度隨晶體組成化學式的不同在900 1200°C之間變化。(4)、將(3)中制得的多晶料餅裝入銥金坩鍋，置于單晶提拉爐中，進行晶體生長，獲得滿足激光工作需要的高光學質(zhì)量單晶。該類單晶生長條件
①生長氣氛氮氣氣氛；
@熔化溫度熔化溫度為晶體熔點，隨晶體化學組成不同，晶體熔點在1400 2000°C之間變化；
CD晶體提拉速度0. 5 I. 2mm/h ；
④晶體轉(zhuǎn)速15 30rpm ；
退火退火降溫速率為10 20°C/h。
具體實施例方式實施例I :
稱取 21. 52g 的 Er2O3^55. 36g 的 SrCO3>47. 58g 的 Gd2O3 和 106. 49g 的 Ga2O3,將這四種原料一起置于瑪瑙研缽中研磨混合均勻，分3次用Φ50_的成型模具及油壓機將混合料壓成圓餅，置于馬弗爐中在1050°C燒結(jié)48小時。然后將固相反應合成的產(chǎn)物裝入Φ60Χ30πιπι3的銥金坩堝，置于晶體提拉生長爐中，升溫熔化。生長的條件為熔化溫度1600°C左右，拉速I. Omm/h,轉(zhuǎn)速15rpm,退火降溫速率10°C/h。生長得到尺寸大于Φ 25 X 40mm3的優(yōu)質(zhì)透明單晶Era3:SrGda7Ga307。該晶體在970nm附近的吸收帶半高寬達到了近30nm寬,適合半導體激光泵浦，輸出3微米波段激光。實施例2:
稱取 21. 52g 的 Er2O3, 74g 的 BaCO3，42. 76g 的 La2O3 和 106. 49g 的 Ga2O3,將這四種原料一起置于瑪瑙研缽中研磨混合均勻，分3次用Φ50_的成型模具及油壓機將混合料壓成圓餅，置于馬弗爐中在1050°C燒結(jié)48小時。然后將固相反應合成的產(chǎn)物裝入Φ60Χ30πιπι3的銥金坩堝，置于晶體提拉生長爐中，升溫熔化。生長的條件為熔化溫度1650°C左右，拉速I. 2mm/h,轉(zhuǎn)速15rpm,退火降溫速率20°C/h。生長得到尺寸大于Φ 20 X 40mm3的優(yōu)質(zhì)透明單晶 Er。. 3 BaLa0 7Ga307。
權(quán)利要求
1.一類3微米波段激光晶體材料，其特征在于該類晶體的化學通式為Erx:AR (I-X)Ga3O7, 屬于四方晶系，空間群為，其中Er為激活離子，A為Ca、Sr、Ba中的至少一種，R為Y、La、Gd、Lu中的至少一種，X的值根據(jù)激光運轉(zhuǎn)需要在O到I之間變化。
2.—種權(quán)利要求I所述的激光晶體的生長制備方法，其特征在于所述的晶體由提拉法生長。
3.如權(quán)利要求I至2所述的激光晶體的用途，其特征在于作為固體激光器的工作物質(zhì)，可輸出3微米波段激光。
4.如權(quán)利要求3所述的固體激光器，其特征在于采用半導體激光作為該固體激光器的泵浦源。
全文摘要
本發(fā)明提供了一類鉺離子激活3微米波段鎵酸鹽激光晶體及其制備方法。該類激光晶體化學式為Erx:AR(1-x)Ga3O7，其中A為Ca、Sr、Ba中的至少一種，R為Y、La、Gd、Lu中的至少一種，x的值根據(jù)激光運轉(zhuǎn)需要在0到1之間變化。該類晶體可被半導體激光泵浦，輸出3微米波段激光。該類晶體可用提拉法生長，流程簡單，易于操作。
文檔編號C30B29/22GK102766906SQ20111024154
公開日2012年11月7日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者林炎富, 羅遵度, 陳雨金, 黃建華, 黃藝東, 龔興紅 申請人:中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所