[发明专利]一种掺镱硼酸氧钙钇镧激光晶体及其制备方法和用途

说明书

技术领域

掺镱硼酸氧钙钇镧激光晶体及其制备方法和用途，它涉及光电子功能材料技术领域中的人工晶体和晶体生长领域，尤其是涉及一种作为固态激光器中的工作物质的激光晶体材料。

背景技术

激光晶体是固体激光器的工作物质，它是指以晶体为基质，通过分立的发光中心吸收泵浦光能量并将其转化为激光输出的发光材料。固体激光工作物质由基质材料和激活离子组成，其各种物理和化学性质主要由基质材料决定，而其光谱特性和荧光寿命等则由激活离子的能级结构决定。自1960年，研制成功人造红宝石脉冲激光器以来，迄今为止，已发现了数百种激光晶体，但因各种原因，能真正得到实际应用的激光晶体只有十来种。

目前，应用最广泛的激光晶体是掺镱离子的钇铝石榴石(YAG)晶体，其具有较好的各种物理和化学性能，且易于生长出高光学质量、大尺寸的优质晶体。但它存在着吸收谱线窄，不适宜于用LD来进行泵浦的缺点，而LD泵浦将是今后激光泵浦源的发展方向。

目前国内外都在积极寻找各种物理、化学性能和机械性能优异，且易于生长出高光学质量、大尺寸并适合于LD泵浦的优质激光晶体材料。镱离子是能级结构最简单的离子，其吸收带宽且与InGaAs LD泵浦源有效耦合，非常适合LD泵浦。相比于钕离子，镱离子有很多优点，如不存在激发态吸收和上转换，具有高的荧光寿命和光转换效率等等。因此，近年来镱离子成为激光晶体激活离子的热门之选。

硼酸氧钙钇(YCOB)晶体是上世纪90年代发展起来的一种新型非线性晶体材料。YCOB晶体可以实现对激光的二次倍频和三次倍频，其倍频系数分别达到KDP的2.8和1.4倍。该晶体有很宽的透射波段，稳定的物化性能和良好的机械加工性能。并且该晶体中的钇离子可以被激活离子如钕，镱取代，成为自倍频，或者自混频激光晶体。研究表明钇离子可以被其他稀土离子部分取代，形成置换式固溶体，来提高晶体的物理性能和光学性能。

发明内容

本发明的目的就在于研制一种新的激光晶体Yb³⁺:Y_1-XLa_XCa₄O(BO₃)₃X＜0.5，(简写为Yb³⁺:YLCOB)，能够直接使用闪光灯和LD泵浦的，具有较好激光性能和较高转换效率的激光晶体材料。该晶体是用镧离子替代YCOB中的部分钇离子，形成以YCOB为基的固溶体。Yb³⁺:YLCOB晶体属于单斜晶系，具有Cm空间群结构。其中镱离子是作为掺杂离子，取代钇和镧离子的晶格位置，镱的掺杂浓度在1at％～20at％之间。

Yb³⁺:YLCOB晶体是一种同成分熔化的化合物，可以采用提拉法生长。按摩尔比Yb_yY_1-x-yLa_xCa₄O(BO₃)的比例进行称样、混合、压片，然后进行固相合成。Yb₂O₃则按所需浓度加入。所用原料为：