專利名稱：一種摻鉺-鈮酸鋰晶體及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及激光光源技術，具體涉及一種摻鉺-鈮酸鋰晶體。
(二)
背景技術：
在過去的十幾年中，隨著波導結構LiNb03光電子器件在工藝上的不斷突破和功能性的顯 著增加，使人們看到了其極為廣闊的發(fā)展前景，引起人們對其廣泛關注。國內外研究人員報 道了工作在1550 nm區(qū)域連續(xù)運轉的Ti:Er:LiNb03(同成分LiNb03基底)波導激光器、光放大 器以及各種光集成器件包括鎖模、調諧、調Q、分布布喇格(DBR)以及分布式反饋型(DFB)波 導激光器以及各種非線性集成光學頻率變換器件。但到目前為止，這些激光光源仍未應用于 光纖通信系統(tǒng)。除了插入損耗問題，可獲得的激光增益(約ldB/cm)較低是阻礙這些光源收入 實用的重要問題。在先前的研究工作中，研究人員主要致力于波導結構以及諧振腔的優(yōu)化設 計方面的研究工作以提高器件性能，而基質材料性能在改善器件性能方面也起著重要的作用， 但一直為研究人員所忽略。
(三)

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種兼具有強的近紅外與弱的可見上轉換光發(fā)射性能的摻鉺-鈮 酸鋰晶體及制備方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的以99.99wt%MgO、 99.99wt%Er203、 99.99wt%Nb205、 99.99wt。/。LiC03為基礎原料，MgO的摻雜量分別為0 8mol%， Er203的摻雜量為l~4mol%， Li/Nb摩爾比=0.946~0.65。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述摻鉺-鈮酸鋰晶體的制備方法，具體步驟包括1)以
99.99wt%MgO、 99.99wt%Er203、 99.99wt%Nb205、 99.99wt%LiC03為基礎原料，MgO的摻雜
量分別為0 8mo1。/。， Er203的摻雜量為l 4mol%， Li/Nb摩爾比=0.946~0.65，以此分別稱取各
原料，總重量為200g，充分混合以備用；2)把混合好的原料放入Pt坩鍋中，采用傳統(tǒng)的提
拉法進行晶體生長，其中關鍵參數提拉速度為0.8-1.5 mm/h，軸向溫度剃度40~50°C/cm，
旋轉速度10~15rpm，生長出的晶體均為淡粉色，直徑30mm，高度20mm的生長條紋、無裂
紋的高質量晶體；3)所有晶體在溫度為1200°C、電流密度為5mA/cn^條件下極化。
從本發(fā)明產品的光學測試結果可以看出，當摻雜2mol%Mg與lmol%Er時，Li/Nb為0.75
的LiNb03晶體1.5 tim波段光發(fā)射強度比Li/Nb為0.946的提高近一個數量級，而550 mn處
的光發(fā)射強度降低了 7倍左右。依據測試結果，缺鋰生長與鎂離子摻雜的鉺鈮酸鋰晶體中，
獲得了明顯提高的近紅外1.5pm波段與顯著降低的可見上轉換光發(fā)射性能，該晶體在光波導激光器與放大器有極具優(yōu)勢的應用潛力。
本發(fā)明涉及制備與開發(fā)以慘鉺鈮酸鋰晶體為基質的具有優(yōu)良近紅外1.5 pm波段光發(fā)射性 能固體激光晶體材料。本發(fā)明綜合運用抗光損傷元素摻雜與缺鋰生長兩種手段，采用提拉法 生長晶體，同時實現(xiàn)摻鉺鈮酸鋰晶體具有強的近紅外與弱的可見上轉換光發(fā)射性能，推動波 導基質材料-摻鉺鈮酸鋰晶體向產業(yè)化邁進。
(四)


圖1為Mg(2mol。/。):Er(lmoiy。):LiNb03近紅外1.5pm波段光發(fā)射結果示意圖； 圖2為Mg(2 mol%):Er(lmol%):LiNb03上轉換光發(fā)射結果示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明 實施例1:
本實施例的具體步驟包括1)以99.99wt%MgO、 99.99wt%Er203、 99.99wt%Nb205、 99.99wt%LiC03為基礎原料，MgO的摻雜量分別為2mol%， ￡1'203的摻雜量為lmol%， Li/Nb 摩爾比=0.75，以此分別稱取各原料，總重量為200g，充分混合以備用；2)把混合好的原料 放入Pt坩鍋中，釆用傳統(tǒng)的提拉法進行晶體生長，其中關鍵參數提拉速度為1 mm/h，軸 向溫度剃度35。C/cm，旋轉速度12rpm，生長出的晶體均為淡粉色，直徑30mm，高度20mm 的生長條紋、無裂紋的高質量晶體；3)所有晶體在溫度為1200 'C、電流密度為5 mA/cm2 條件下極化；4)把晶體準確定向按照10mmxl0mmx3mm(ZxXxY)切成所用晶片，并高精度 拋光，以為光學測試所用；5)以980nm連續(xù)輸出激光器為激發(fā)光源，輸出功率為100mW， 為了使得測試的光發(fā)射強度有可比性，測試過程與裝置保持一致，信號光采集在1400 1700nm與500~700 nm范圍，測試的結果如圖1與圖2; 6)當摻雜2mol%Mg與lmol%Er 時，Li/Nb摩爾比為0.75的LiNb03晶體1.5pm波段光發(fā)射強度比Li/Nb為0.946的提高近一 個數量級，而550 nm處的光發(fā)射強度降低了7倍左右；7)依據測試結果，缺鋰生長與鎂離 子摻雜的鉺鈮酸鋰晶體中，獲得了明顯提高的近紅外1.5 tim波段與顯著降低的可見上轉換光 發(fā)射性能，該晶體在光波導激光器與放大器有極具優(yōu)勢的應用潛力。
實施例2:
本實施例的具體步驟同實施例1，不同在于具體歩驟包括1)以99.99wt%MgO、 99.99wt%Er203、99.99wt%Nb205、99.99wt%LiC03為基礎原料，MgO的摻雜量分別為2.5mol%， Er203的摻雜量為2mol%， Li/Nb摩爾比=0.70，以此分別稱取各原料，總重量為200g，充分 混合以備用；2)把混合好的原料放入Pt坩鍋中，采用傳統(tǒng)的提拉法進行晶體生長，其中關 鍵參數提拉速度為0.9 mm/h，軸向溫度剃度4(TC/cm，旋轉速度15rpm，生長出的晶體均為淡粉色，得到直徑30mm，高度20mm的生長條紋、無裂紋的高質量晶體。 實施例3:
本實施例的具體步驟同實施例1，不同在于具體步驟包括1)以99.99wt%MgO、 99.99wt%Er203、 99.99wt%Nb205、 99.99wt%LiC03為基礎原料，MgO的摻雜量分別為3mol%， Er203的摻雜量為3mol%， Li/Nb摩爾比=0.73，以此分別稱取各原料，總重量為200g，充分 混合以備用；2)把混合好的原料放入Pt坩鍋中，采用傳統(tǒng)的提拉法進行晶體生長，其中關 鍵參數提拉速度為0.8 mm/h，軸向溫度剃度43°C/cm，旋轉速度llrpm，生長出的晶體均 為淡粉色，得到直徑30mm，高度20mm的生長條紋、無裂紋的高質量晶體。
權利要求
1、一種摻鉺-鈮酸鋰晶體，其特征在于以99.99wt％MgO、99.99％Er2O3、99.99 wt％Nb2O5、99.99wt％LiCO3為基礎原料，MgO的摻雜量分別為0～8mol％，Er2O3的摻雜量為1～4mol％，Li/Nb摩爾比＝0.946～0.65。
2、 一種制備權利要求1所述的高近紅外發(fā)光強度的Mg/Er-LiNb03晶體的制備方法，其特征 在于具體步驟包括1)以99.99wt%MgO、 99.99wt%Er203、 99.99wt%Nb205、 99.99wt%LiC03 為基礎原料，MgO的摻雜量分別為0~8mol%， Er203的摻雜量為l~4mol%， Li/Nb摩爾比 =0.946-0.65，以此分別稱取各原料，總重量為200g，充分混合以備用；2)把混合好的原料 放入Pt坩鍋中，采用傳統(tǒng)的提拉法進行晶體生長，生長出的晶體均為淡粉色，直徑30mm， 高度20mm的生長條紋、無裂紋的晶體；3)所有晶體在溫度為1200°C、電流密度為5mA/cm2 條件下極化。
3、 根據權利要求2所述的高近紅外發(fā)光強度的Mg/Er-LiNb03晶體的制備方法，其特征在于 所述的提拉法中參數為提拉速度為0.8 1.5mm/h，軸向溫度剃度40~50°C/cm，旋轉速度 10~15rpm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種摻鉺-鈮酸鋰晶體及制備方法。它是以99.99wt％MgO、99.99wt％Er₂O₃、99.99wt％Nb₂O₅、99.99wt％LiCO₃為基礎原料，MgO的摻雜量分別為0～8mol％，Er₂O₃的摻雜量為1～4mol％，Li/Nb＝0.946～0.65。本發(fā)明綜合運用抗光損傷元素摻雜與化學計量比生長兩種手段，同時實現(xiàn)有源光波導器件基質材料-鈮酸鋰晶體的Er離子低簇位濃度、強抗光損傷能力，獲得明顯增強的1.5μm波段光發(fā)射性能，推動有源LN光波導器件向實用化階段邁進。
文檔編號C30B15/00GK101575734SQ20091007189
公開日2009年11月11日 申請日期2009年4月27日 優(yōu)先權日2009年4月27日
發(fā)明者呂維強, 夏士興, 亮 孫, 彧 孫, 超 徐, 楊春暉, 猛 王, 葛士彬, 邱海龍, 郝素偉, 馬天慧 申請人:哈爾濱工業(yè)大學