專利名稱：摻釹鎢酸鋰鑭鋇激光晶體及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電子功能材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及作為固態(tài)激光器中的工作物質(zhì)的激光晶體。
背景技術(shù)：
激光晶體是固體激光器的工作物質(zhì)，它是指以晶體為基質(zhì)，通過分立的發(fā)光中心吸收泵浦光能量并將其轉(zhuǎn)化為激光輸出的發(fā)光材料。固體激光工作物質(zhì)由基質(zhì)材料和激活離子組成，其各種物理和化學(xué)性質(zhì)主要由基質(zhì)材料決定，而其光譜特性和熒光壽命等則由激活離子的能級結(jié)構(gòu)決定。
自1960年，研制成功人造紅寶石脈沖激光器以來，迄今為止，已發(fā)現(xiàn)了數(shù)百種激光晶體，但因各種原因，能真正得到實(shí)際應(yīng)用的激光晶體只有十來種。目前，應(yīng)用最廣泛的激光晶體是摻釹離子的釔鋁石榴石(YAG)晶體，其具有較好的各種物理和化學(xué)性能，且易于生長出高光學(xué)質(zhì)量、大尺寸的優(yōu)質(zhì)晶體。但它存在著吸收譜線窄，不適宜于用LD來進(jìn)行泵浦的缺點(diǎn)，而LD泵浦將是今后激光泵浦源的發(fā)展方向。
目前國內(nèi)外都在積極尋找各種物理、化學(xué)性能和機(jī)械性能優(yōu)異，且易于生長出高光學(xué)質(zhì)量、大尺寸并適合于LD泵浦的優(yōu)質(zhì)激光晶體材料。釹離子由于具有較好的光譜性能，且其吸收帶與AsGaAl LD泵浦源有效耦合，適合于用LD來進(jìn)行泵浦，因此被廣泛地用作激活離子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于研制一種新的激光晶體Nd3+:BaLaLiWO6，能夠直接使用LD泵浦的，具有較高轉(zhuǎn)換效率的激光晶體材料。
將生長出的Nd3+:BaLaLiWO6晶體，在Siemens Smart CCD衍射儀上進(jìn)行了x射線衍射分析，結(jié)構(gòu)分析表明，Nd3+:BaLaLiWO6晶體屬于立方晶系，空間群為Fm3m，單胞參數(shù)為a＝8.059，單胞體積為V＝523.413，其中釹離子是作為摻雜離子，取代鑭離子的晶格位置，釹的摻雜濃度在0.5at.％～15at.％之間，可根據(jù)不同的需要摻入不同濃度的釹離子。
以BaCO3、La2O3、Li2CO3和WO3為原料，采用固相合成方法獲得生長原料；采用提拉法(Czochralski方法)生長。
將生長出的Nd3+:BaLaLiWO6晶體，進(jìn)行吸收光譜、熒光光譜及熒光壽命等的分析測試，結(jié)果表明摻1.22at.％Nd3+離子的Nd3+:BaLaLiWO6晶體在809nm左右波長的半峰寬為20nm，吸收躍遷截面為2.51×10-20cm2，在809nm處較大的半峰寬非常適合于采用AsGaAl半導(dǎo)體激光來進(jìn)行泵浦，這樣有利于激光晶體對泵浦光的吸收，提高泵浦效率。該晶體在850nm-1500nm處有三個發(fā)射帶，其中在1074nm處有最強(qiáng)的熒光發(fā)射峰，其發(fā)射截面為4.04×10-20cm2，半峰寬為28nm，熒光壽命為120μs。熒光壽命長的晶體能在上能級積累更多的粒子，增加了儲能，有利于器件輸出功率和輸出能量的提高。因此，Nd3+:BaLaLiWO6晶體能得到較大的輸出，是一種高轉(zhuǎn)換效率、低成本、高光學(xué)質(zhì)量和有實(shí)際應(yīng)用前景及使用價值的激光晶體。
對生長出的Nd3+:BaLaLiWO6晶體，采用維氏硬度計(jì)測量了其硬度，其硬度值為545VDH。
其發(fā)明的Nd3+:BaLaLiWO6晶體可用提拉法非常容易地生長出質(zhì)量優(yōu)良的晶體，生長工藝穩(wěn)定，晶體硬度適中，便于加工，具有良好的導(dǎo)熱性能，有優(yōu)良的光學(xué)特性，容易用閃光燈和LD泵浦獲得波長為1.06μm左右的激光輸出，該晶體可作為一種較好的激光晶體，并得到實(shí)際應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例提拉法生長摻雜濃度為1.22at.％Nd3+的Nd3+:BaLaLiWO6激光晶體。
將按配比準(zhǔn)確稱量好的BaCO3、Li2CO3、La2O3、WO3和Nd2O3混合研磨均勻，壓片后，放入Ф80×80mm3的剛玉坩鍋中，在馬弗爐中于1100℃固相反應(yīng)24小時，再升溫至1300℃反應(yīng)48小時，重復(fù)兩次。將合成好的以上樣品裝入Ф40×35mm3的銥金坩鍋中，放入提拉爐中，采用提拉法，在N2氣氛中，生長溫度為1410℃，晶體轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/分鐘，拉速為2毫米/小時的情況下，生長出了尺寸為φ20×19mm3的Nd3+:BaLaLiWO6晶體。經(jīng)等離子元素分析表明晶體中Nd3+離子含量為1.22at.％。
權(quán)利要求
1.一種摻釹鎢酸鋰鑭鋇激光晶體，其特征在于該晶體的分子式為Nd3+:BaLaLiWO6，屬于立方晶系，空間群為Fm3m，單胞參數(shù)a＝8.059，Z＝4，V＝523.413，Nd3+離子摻雜濃度在0.5at-15at％之間。
2.一種權(quán)利要求1的摻釹鎢酸鋰鑭鋇激光晶體的制備方法，該晶體采用提拉法生長。
3.一種權(quán)利要求1的摻釹鎢酸鋰鑭鋇激光晶體的用途，其特征在于該晶體用于輸出波長為1.06μm的激光。
全文摘要
摻釹鎢酸鋰鑭鋇激光晶體及其制備方法和用途，涉及人工晶體領(lǐng)域。采用提拉法(Czochralski方法)生長，生長條件為生長溫度1410℃，晶體轉(zhuǎn)速15～20轉(zhuǎn)/分鐘，拉速1.5～3毫米/小時。該晶體屬于立方晶系，空間群為Fm3m，單胞參數(shù)為a＝8.059，Z＝4，單胞體積為V＝523.41
文檔編號C30B15/00GK101089242SQ200610091468
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者王國富, 趙丹, 林州斌, 張莉珍 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所