[发明专利]双掺镱铒离子七钼酸四钆锂激光晶体及其制备方法和用途

说明书

技术领域

双掺镱铒离子七钼酸四钆锂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钕离子的钇铝石榴石(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。Er³⁺离子的能级丰富，发射波长从可见到近红外共有九个跃迁通道，其中1.5μm和3.0μm两个波段的激光发射分别对应⁴I_13/2→⁴I_15/2和⁴I_11/2→⁴I_15/2能级之间的跃迁。1.5μm激光对人眼安全，人体细胞组织对3.0μm激光强烈吸收，因此以Er³⁺离子为激活离子的激光晶体在通讯和医疗等领域应用前景广阔。但是由于Er³⁺离子对泵浦光的弱吸收、吸收截面小、激光下能级寿命过长等原因，存在着激光效率低、阈值功率高等缺点，所以为了得到令人满意的系统效率，通常掺入其他的稀土离子作为敏化剂，以提它的激光输出效率。在掺Er³⁺离子的激光材料中掺入Yb³⁺离子作为敏化剂，Yb³⁺离子吸收了泵浦光的能量后，将能量转移给Er³⁺离子，可以达到提高对泵浦光的吸收效率和降低激光振荡阈值的目的。而且在600-1000nm区域Yb³⁺离子强的吸收谱带，很容易与商业化的LD泵浦带匹配。

发明内容

本发明的目的就在于研制一种新的激光晶体Yb³⁺/Er³⁺:NaGd(MoO₄)₂，能够直接使用闪光灯和LD泵浦的，具有较高转换效率的激光晶体材料。Yb³⁺/Er³⁺:Li₂Gd₄(MoO₄)₇晶体属于四方晶系，其中铒离子是作为掺杂离子，镱离子是作为敏化离子，同时取代钆离子的晶格位置，当铒的掺杂浓度为1at.％左右，镱的掺杂浓度为10at.％左右时，其荧光寿命(τ)为4～5ms。实验结果表明其可输出1500nm左右波长的激光，可作为激光晶体。

Yb³⁺/Er³⁺:Li₂Gd₄(MoO₄)晶体是一种同成分熔化的化合物，采用提拉法生长，按化学反应式：Li₂CO₃+2Gd₂O₃+7MoO₃＝Li₂Gd₄(MoO₄)₇+CO₂的比例进行称样、混合、压片、烧结，而Er₂O₃则按所需浓度加入。所用原料为：