本發明專利技術提供摻釹鉬酸镥鈉激光晶體及其制備方法。該晶體屬于四方晶系，空間群為，晶胞參數為a=5.1624?，c=11.2397?，V=299.5422?3，Z=2，Dc=5.741?g/cm3。該晶體可采用助熔劑法生長，以60-80at%?Na2Mo2O7為助熔劑，降溫速率為0.5-1.5℃/天，轉速為5-30轉/分鐘，生長出了高質量、較大尺寸的Nd3+:NaLu(MoO4)2晶體，其吸收光譜在817nm處呈現出較大的吸收截面，吸收半峰寬達到了16nm,?其發射截面為12.31×10-20cm2，該晶體可望成為一種新的激光晶體，并獲得實際應用。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光電子功能材料
，尤其是涉及一種適合AlGaAs 二極管激光器泵浦的固態激光器工作物質的激光晶體材料。
技術介紹
自1960年美國的梅曼(T. H. Maiman)在實驗室中用人造紅寶石晶體專利技術了世界上第一臺激光器以來，全固態激光器得到了飛速的發展。而1961年首次在CaF2 = Sm3+晶體中實現的激光輸出揭開了大力研究三價稀土離子作為受激發射的激活離子固態激光晶體的序幕。到二十世紀80年代中期，隨著半導體二極管的迅猛發展，利用其優異性能研制的二極管激光器(LD)作為新型泵浦源來替代傳統的閃光燈作為泵浦源也被廣泛的引入到激光器中，從而大大提高了激光器的輸出效率，促進了激光技術的飛速發展。LD泵浦激光器是指利用激光二極管作為泵浦源來激勵激光晶體，產生激光振蕩。這種新型的泵浦源的優點·在于 LD具有高得多的光譜和空間亮度、高的光電轉換效率、長的壽命和輸出輻射在時間波形上有更大的靈活性。目前LD的發光波長己經從紫色延伸到中紅外，作為泵浦源的AlGaAs，AlGaIn和InGaAs激光二極管的發射峰分別處于797 810 nm, 670^690 nm和900 1100 nm，這些范圍覆蓋了 Nd3+等多種三價稀土離子的主要吸收帶，吸收效率較高，避免了過多的熱損耗。 LD泵浦源對激光晶體的尺寸要求相對于閃光燈泵浦源要小的多，放寬了晶體生長尺寸的要求，相對更容易獲得可以用于研制激光器的介質晶體。而且，小尺寸的晶體介質可以減少泵浦時的高能量存儲和隨之而來的激光晶體內在的熱能，從而減少了激光器的熱負荷。目前，LD泵浦源已成為激光器研制中最常用最主要的泵浦源。為了充分利用和發揮LD泵浦源的優勢，就需要獲得與其相匹配的優質激光晶體。主要要求在于激光晶體要有較寬的吸收帶。這是由于LD的半峰寬為疒3 nm，波長隨溫度變化率為O. 2^0. 3 nm/°C，所以較寬的吸收帶不僅有利于激光晶體對泵浦光的吸收，而且降低了對器件的溫度控制的要求。長的熒光壽命(τ )。熒光壽命長的晶體能在上能級積累起更多的粒子，增加了儲能能力，有利于器件輸出功率或能量的提高。大的發射躍遷截面(σ)。由于脈沖和連續激光閾值分別與ο及ο · τ成反比。故而大的σ更利于實現激光振蕩。在當今激光晶體領域，研究最廣泛的是釹離子摻雜的激光晶體，該離子在808nm附近的吸收帶能夠與AlGaAs的發射波長相匹配。目前，最好的、已經廣泛應用于激光器的是Nd3+ = YAG晶體，其綜合性能較優良，但是也存在一些缺點，例如吸收半峰寬很窄，且生長相對較困難。常見的釹離子摻雜的硼酸鹽晶體大多有較好的的物理化學性能，但是卻存在難以生長大尺寸優質單晶，量子效率低等缺點。摻釹的二鑰酸鹽激光晶體是近年來研究得較廣泛的一類激光晶體。此類晶體結構簡單，原料價格低廉，多數較容易生長，質量較好，在808nm附近的吸收較強，具有較大的吸收截面和發射截面，而且，由于部分晶體里離子的無序性，大大的增加了吸收半峰寬，從而有利于對AlGaAs 二極管激光器發射波長的吸收，降低了對泵浦源穩定性的要求。所以，此類化合物為尋找更多的具有優良性能的Nd3+離子摻雜的激光晶體提供了廣泛的探索空間。
技術實現思路
本專利技術的目的就在于研制一種新的激光晶體，其具有寬的吸收帶，較大吸收發射截面，適合于采用LD泵浦，具有較好的各種綜合性能，能夠實現較高質量的激光輸出。鑰酸镥鈉(NaLu (MoO4)2)屬于四方晶系，具有A空間群結構，是一種很好的激光基質材料。釹離子作為激光激活離子可摻入晶格中，取代镥離子的晶格位置，其摻雜濃度在 O.5at% 3at%之間。該摻雜晶體的室溫熒光壽命(τ )為130 230 μ S，其熒光壽命與釹離子濃度有直接關系，可根據不同的需要摻入不同濃度的釹離子。實驗結果表明其在817nm附近的吸收半峰寬達到16nm，遠大于商業化生產的釹離子摻雜激光晶體，其吸收截面超過11X 10 20cm2,這也遠大于一般晶體。本專利技術的技術方案如下具體的化學反應式Na2C03+Lu203+4Mo03=2NaLu (MoO4) 2+C02Na2C03+2Mo03=Na2Mo207+C02所用的原料純度及廠家藥品名ψΓ^.[T^ UhO399. 99%中國醫藥集團上海化學試劑公司 Na2CO399. 9%中國醫藥集團上海化學試劑公司 99. 99%中國醫藥集團上海化學試劑公司 NdA99. 99%中國醫藥集團上海化學試劑公司通過實驗，我們找到了助熔劑方法生長摻釹鑰酸镥鈉晶體的較理想的助熔劑=Na2Mo2O7及少量的添加劑NaF，并探索出最佳的生長條件，生長出了高質量的Nd3+ = NaLu(MoO4)2晶體(見實施例I和2)。助熔劑方法生長摻釹鑰酸镥鈉晶體，其主要生長條件如下所用助熔劑為Na2Mo2O7，助熔劑的濃度在6(T80at%之間，另外添加少量的NaF作為添加劑，用量在lat-5at%，生長溫度在85(T950°C之間，降溫速率為O. 5 I. 5°C /天，晶體轉速為5 30rpm。將生長出的Nd3+: NaLu (MoO4) 2晶體，在四圓衍射儀上進行了衍射數據的收集，結構分析表明，其屬于四方晶系，沒空間群，具體晶胞參數a=5. 1624A，c=ll. 2397A，V=299. 5422A3，Z=2, Dc=5. 741 g/cm3。對生長出的Nd3+ = NaLu(MoO4)2晶體，進行吸收光譜、熒光光譜及熒光壽命等的分析測試。從該晶體的室溫下的吸收光譜，可見在40(Tl000nm之間有八個明顯的吸收譜帶，其最強峰在596nm處,而最讓人感興趣的是峰中心處于817nm的次強吸收帶,其正好處于AlGaAs的發射波長處，能很好的匹配，其吸收半峰寬達到16nm，較寬的吸收峰及較大的吸收截面有利于晶體對泵浦光的吸收。對于2. 19at%的Nd3+ = NaLu(MoO4)2晶體，817nm處的吸收截面達到了 11.48X10_2°cm2，其室溫下的熒光光譜在1064nm附近呈現出很強的熒光發射，其半峰寬為14nm，發射截面為12. 31X10_2°cm2，熒光壽命為126. 7 μ S。本專利技術的摻釹鑰酸镥鈉晶體，能夠用助熔劑法較快地生長出質量優良的晶體，生長工藝簡便，原料易得，機械性能良好，且具有優良的光學特性，能夠直接使用LD泵浦等諸多優點，該晶體可作為一種較好的激光晶體。具體實施例方式下面結合具體實施例，對本專利技術作進一步說明，但不應以此限制本專利技術的保護范 圍。實施例I :以Na2Mo2O7為助熔劑生長摻雜濃度為O. 5at. % Nd3+的Nd3+: NaLu (MoO4) 2激光晶體。采用助熔劑法，在Φ60Χ50πιπι鉬坩鍋中，生長原料與助溶劑的摩爾比為NaLu (MoO4) 2: Na2Mo207=2:3 (摩爾比)，慘入 O. 5at% 的 Nd3+ 離子，并加入約 lat% 的 NaF 作為添加劑，用以降低粘度，改善晶體生長環境。晶體生長溫度為915 — 865°C,以TC /天的降溫速率，10轉/分鐘的晶體轉速，生長出了尺寸為25 X 18 X 9mm3的高質量的Nd3+:NaLu(MoO4)2晶體。經ICP (等離子發射光譜)分析表明晶體中Nd3+離子含量為本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種摻釹鉬酸镥鈉激光晶體，其特征在于：該晶體的分子式為Nd3+:NaLu(MoO4)2，屬于四方晶系，具有空間群結構，晶胞參數為a=5.1624？，c=？11.2397？，V=299.5422？3，Z=2，Dc=5.741？g/cm3。FDA0000228948791.jpg
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王國富，余意，張莉珍，黃溢聲，林州斌，
申請(專利權)人：中國科學院福建物質結構研究所，
類型：發明
國別省市：
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