專利名稱：自變頻激光晶體稀土離子激活的稀土鉬酸鹽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體材料領(lǐng)域。它闡述一類新型高非線性光學(xué)系數(shù)的自變頻激光晶體Re3+:Re2(MoO4)3(Re＝Nd，Y，La，....Yb稀土離子)。
背景技術(shù)：
目前，藍(lán)、綠色波段全固態(tài)激光光源的研究是科技界的一個(gè)熱門課題，引起了世界各國(guó)科學(xué)家們極大關(guān)注。藍(lán)、綠色波段全固態(tài)激光光源可以應(yīng)用于海底對(duì)潛通信、探測(cè)/探雷、測(cè)深、水下傳感裝置、海基光控武器系統(tǒng)，在高密度光存儲(chǔ)、數(shù)字視頻技術(shù)、彩色激光顯示和打印、海洋水色和海洋資源探測(cè)和激光制冷等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用前景。
采用倍頻和自變頻技術(shù)是獲得藍(lán)、綠色波段全固態(tài)激光光源的重要手段之一。過(guò)去已經(jīng)發(fā)明的倍頻材料有著名的BBO、LBO、LiNbO3、KNbO3、K3Li2Nb5O15和KTiOPO4等，文獻(xiàn)(J.C.Baumert，J.Hoffinagle，P.Gunter，Appl.Opt.24(1985)1299；J.Zarrabi，P.Gavrilovic，S.Singh，In Advanced Solid State Lasers 1(1996)147；J.Reid，M.Ouwerkerk，L.Beckers，Philips J.Res.46(1992)199；V.Pruneri，R.Koch，P.G.Kazansky，In Advanced Solid State Lasers 1(1996)1；)報(bào)道了采用倍頻技術(shù)以及KNbO3、K3Li2Nb5O15作為倍頻材料，實(shí)現(xiàn)了高效藍(lán)色波段激光的輸出。而實(shí)現(xiàn)了高效藍(lán)綠色激光輸出的自變頻材料有Nd3+和Yb3+摻雜的YAl3(BO3)4、GdAl3(BO3)4、Ba2NaNb5O15，Ca4GdO(BO3)3和Ca4YO(BO3)3等晶體(Tian Lili，Wang Jiyang，Wie Jingqian et al.Chin.Sci.Bull.43(1998)1973；Chaoyang Tu，Mingwang Qiu，Yichuan Huang et al.J.Cryst.Growth 208(2000)487；)。
近年來(lái)，由于文獻(xiàn)(S.I.Kim，J.Kim，S.C.Kim et al.Mater.Lett.25(1995)195；)報(bào)道了Gd2(MoO4)3晶體可以作為有效的激光倍頻材料和Nd3+:Gd2(MoO4)3可以作為多波長(zhǎng)激光晶體和自變頻激光晶體，具有無(wú)心對(duì)稱的正交晶系結(jié)構(gòu)的Re2(MoO4)3(Re＝Nd，Y，La，....Yb稀土離子)晶體材料引起了科學(xué)家普遍的關(guān)注。中國(guó)科學(xué)家(D.Xue D.Xue，K.Betzler，H.Hesse et al.J.Physics and Chemistry ofSolids 63(2002)359；)計(jì)算了Re2(MoO4)3(Re＝Y(jié)，La，Ce，Pr等稀土元素)系列晶體的倍頻系數(shù)，而科學(xué)家R.G.Miller(R.Bonneville，F(xiàn).Auzel，J.Chem.Phys.67(1997)4597；)和R.Bonneville測(cè)定了Gd2(MoO4)3和Tb2(MoO4)3晶體的倍頻系數(shù)，理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合，都表明這一系列晶體的倍頻系數(shù)與LiNbO3相當(dāng)，是KDP的3～5倍，且在最大的倍頻系數(shù)方向上可以實(shí)現(xiàn)相位匹配，不必像LiNbO3晶體那樣必須進(jìn)行準(zhǔn)相位匹配，才能夠利用最大的倍頻系數(shù)。
Re2(MoO4)3和Yb3+；Nd3+:Re2(MoO4)3晶體材料具有良好的物理化學(xué)性能，作為一類新型的、高非線性光學(xué)系數(shù)的自變頻激光晶體，是很值得認(rèn)真研究的。此類晶體的研制成功，不僅將在學(xué)術(shù)上具有一定的科學(xué)意義，而且在全固態(tài)激光光源上有著廣泛的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于公開一類新型高非線性光學(xué)系數(shù)的自變頻激光晶體Re3+:Re2(MoO4)3(Re＝Nd，Y，La，....Yb稀土離子)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是采用30～50mol％的K2MoO4作為助熔劑。首先采用緩慢降溫自發(fā)生長(zhǎng)出較好的籽晶，然后采用頂部籽晶法生長(zhǎng)單晶。所用原料為分析純的K2CO3、MoO3和4N的Re2O3(Re＝Nd，Y，La，....Yb稀土離子)，根據(jù)下列反應(yīng)式進(jìn)行配料即↑
原料稱量后，用瑪瑙研缽研磨混合均勻后裝入Φ70mm×70mm的鉑坩鍋內(nèi)，在高于熔化溫度50℃下恒溫24小時(shí)，然后以5℃/d的降溫速率進(jìn)行降溫，生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)，用去離子水處理，分離晶體。然后采用用所得的晶體作為籽晶進(jìn)一步生長(zhǎng)大晶體當(dāng)原料熔化后，在高于熔化溫度(～960℃)50℃下恒溫24小時(shí)，然后用嘗試籽晶法測(cè)定熔體的飽和溫度，在飽和度以上30℃左右將籽晶下至熔體中，半小時(shí)后降至飽和溫度，開始以2-3℃/d的速率降溫，籽晶轉(zhuǎn)動(dòng)速率為4.5-9rpm，生長(zhǎng)20天后，將晶體提離熔體液面，然后以30℃/h的速率降至室溫，可以得到Re3+:Re2(MoO4)3單晶。


附圖是用半導(dǎo)體激光光源作為泵浦源泵浦塊狀的Nd3+:Re2(MoO4)3自變頻激光晶體的實(shí)驗(yàn)裝置圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1采用45mol％的K2MoO4作為助熔劑。首先采用緩慢降溫自發(fā)生長(zhǎng)出較好的籽晶，然后采用頂部籽晶法生長(zhǎng)單晶。所用原料為分析純的K2CO3、MoO3和4N的La2O3、Nd2O3，根據(jù)下列反應(yīng)式進(jìn)行配料即(x＝0.05-0.5)原料稱量后，用瑪瑙研缽研磨混合均勻后裝入Φ70mm×70mm的鉑坩鍋內(nèi)，在高于熔化溫度50℃下恒溫24小時(shí)，然后以5℃/d的降溫速率進(jìn)行降溫，生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)，用去離子水處理，分離晶體。然后采用用所得的晶體作為籽晶進(jìn)一步生長(zhǎng)大晶體當(dāng)原料熔化后，在高于熔化溫度(～960℃)50℃下恒溫24小時(shí)，然后用嘗試籽晶法測(cè)定熔體的飽和溫度，在飽和度以上30℃左右將籽晶下至熔體中，半小時(shí)后降至飽和溫度，開始以2-3℃/d的速率降溫，籽晶轉(zhuǎn)動(dòng)速率為4.5-9rpm，生長(zhǎng)20天后，將晶體提離熔體液面，然后以30℃/h的速率降至室溫，可以得到Nd3+:La2(MoO4)3單晶。
實(shí)施例2采用50mol％的K2MoO4作為助熔劑。首先采用緩慢降溫自發(fā)生長(zhǎng)出較好的籽晶，然后采用頂部籽晶法生長(zhǎng)單晶。所用原料為分析純的K2CO3、MoO3和4N的La2O3、Yb2O3，根據(jù)下列反應(yīng)式進(jìn)行配料即(X＝0.05-0.5)原料稱量后，用瑪瑙研缽研磨混合均勻后裝入Φ70mm×70mm的鉑坩鍋內(nèi)，在高于熔化溫度50℃下恒溫24小時(shí)，然后以5℃/d的降溫速率進(jìn)行降溫，生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)，用去離子水處理，分離晶體。然后采用用所得的晶體作為籽晶進(jìn)一步生長(zhǎng)大晶體當(dāng)原料熔化后，在高于熔化溫度(～960℃)50℃下恒溫24小時(shí)，然后用嘗試籽晶法測(cè)定熔體的飽和溫度，在飽和度以上30℃左右將籽晶下至熔體中，半小時(shí)后降至飽和溫度，開始以2-3℃/d的速率降溫，籽晶轉(zhuǎn)動(dòng)速率為4.5-9rpm，生長(zhǎng)20天后，將晶體提離熔體液面，然后以30℃/h的速率降至室溫，可以得到Y(jié)b3+:La2(MoO4)3單晶。
實(shí)施例3采用808nm的半導(dǎo)體激光光源作為泵浦源泵浦塊狀的Nd3+:Re2(MoO4)3自變頻激光晶體。實(shí)驗(yàn)裝置如附圖所示，圖中1是塊狀Nd3+:Re2(MoO4)3晶體；2是808nm的半導(dǎo)體激光泵浦源；3是輸入鏡，對(duì)λ＝531nm和1060nm波長(zhǎng)全反射和對(duì)808nm全透射的介質(zhì)鏡；4是輸出鏡，對(duì)λ＝1060nm波長(zhǎng)全反射，531nm波長(zhǎng)透射和對(duì)808nm全反射的介質(zhì)鏡；5是LPE-1A激光能量計(jì)；6是輸出激光。
實(shí)施例4采用980nm的半導(dǎo)體激光光源作為泵浦源泵浦塊狀的Yb3+:Re2(MoO4)3自變頻激光晶體。實(shí)驗(yàn)裝置如附圖所示，圖中1是塊狀Yb3+:Re2(MoO4)3晶體；2是980nm的半導(dǎo)體激光泵浦源；3是輸入鏡，對(duì)λ＝510nm和1020nm波長(zhǎng)全反射和對(duì)980nm全透射的介質(zhì)鏡；4是輸出鏡，對(duì)λ＝1020nm波長(zhǎng)全反射，510nm波長(zhǎng)透射和對(duì)980nm全反射的介質(zhì)鏡；5是LPE-1A激光能量計(jì)；6是輸出激光。
權(quán)利要求
1.一種自變頻激光晶體Re3+:Re2(MoO4)3，其特征在于，Re是Nd或Y或La或Yb等稀土離子，該晶體具有無(wú)心對(duì)稱的正交晶系結(jié)構(gòu)。
2.一種權(quán)利要求1的自變頻激光晶體Re3+:Re2(MoO4)3的生長(zhǎng)方法，其特征在于，用30～50mol％的K2MoO4作為助熔劑，首先采用緩慢降溫自發(fā)生長(zhǎng)出較好的籽晶，然后采用頂部籽晶法生長(zhǎng)單晶，其生長(zhǎng)參數(shù)為降溫速率2～3℃/d，籽晶轉(zhuǎn)動(dòng)速率4.5～9rpm，
3.一種權(quán)利要求1的自變頻激光晶體Re3+:Re2(MoO4)3的用途，其特征在于，該晶體用于藍(lán)、綠色波段全固態(tài)激光光源。
全文摘要
本發(fā)明涉及晶體材料領(lǐng)域，它闡述一類新型高非線性光學(xué)系數(shù)的自變頻激光晶體Re
文檔編號(hào)C30B29/32GK1621579SQ200310115260
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2003年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
發(fā)明者涂朝陽(yáng), 吳柏昌, 李堅(jiān)富, 朱昭捷, 王燕, 游振宇, 黃燕 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所