[发明专利]双钨酸盐自拉曼晶体及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种自拉曼晶体及其应用，具体涉及一类具有黑钨矿结构的双钨酸盐自拉曼晶体、晶体的制备方法及器件，属于晶体生长与晶体器件技术领域。

背景技术

拉曼频移技术是利用拉曼介质的受激拉曼散射效应，对激光进行频率转换，从而获得新波长激光的一种非线性光学技术，这种技术是激光频率转换的一个重要发展方向长拉曼频移技术移动的光谱范围大，可以获得多种人们急需波长的激光光源。这些光源在军事、医疗、显示、遥感、海洋探测等许多领域有重要的应用，因此相关研究日益受到人们关注。

目前，获得拉曼激光主要是借助激光晶体产生相应波长的激光，再利用拉曼晶体来产生拉曼位移激光，要用两块晶体，而且必须同时满足产生基频激光与拉曼激光的匹配模式，从而导致谐振腔复杂、激光器体积大、调整复杂等问题。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，实现体积小、效率高且结构稳定的拉曼位移激光器，本发明提供一类具有双钨酸盐结构的自拉曼晶体及其制备方法，还提供该自拉曼晶体加工的晶体器件和自拉曼固体激光器的应用设计。

本发明具有双钨酸盐结构的自拉曼晶体通常表示为RE:KLu(WO₄)₂。

本发明的技术方案如下：

自拉曼晶体：

本发明双钨酸盐结构的自拉曼晶体，具有通式如下：

RE_1-x:KLu_x(WO₄)₂，其中，RE为Nd，Yb，Ho或Tm，及其它激活稀土离子；

X＝90at％-99.95at％。

优选的，稀土离子Yb，Ho或Tm的掺杂浓度为0.05at％-10at％，Nd的掺杂浓度为0.05at％-5at％。

制备方法：

本发明的自拉曼晶体RE:KLu(WO₄)₂，采用助熔剂法生长。采用顶部籽晶技术，在立式电阻炉内进行晶体生长，以WO₃、KCO₃、Lu₂O₃、稀土氧化物RE₂O₃为原料，反应式如下：

K₂CO₃+2WO₃→K₂W₂O₇+CO₂↑

K₂CO₃+4WO₃+xLu₂O₃+(1-x)RE₂O₃→2RE_1-x:KLu_x(WO₄)₂+CO₂↑

式中，RE＝Nd，Yb，Ho或Tm，及其它激活稀土离子。X＝90at％-99.95at％。

具体制备步骤如下：

按摩尔比称取原料并混合均匀，放置到白金坩埚中，同时升温至1050-1060℃化料，并且保温两天，使原料充分熔化。为了使熔液充分熔化和混合均匀，搅拌10-12h，。采用籽晶试探法测定溶液的饱和点温度，在高于饱和点温度3℃时将籽晶下入液面下方2-3mm，采用c方向籽晶，这样得到的晶体利用率较高。生长结束后将晶体提离液面，然后以3-4℃/h的速率降温，当降到200℃时，自然冷却至室温。单斜双钨酸盐的各向异性很强，所以一定要缓慢降温，防止晶体开裂。

最后对制得的晶体进行加工处理、抛光，用以制备晶体器件。

本发明的自拉曼晶体作为激光晶体器件的应用

RE:KLu(WO₄)₂晶体通光面设计为圆形或方形，直径或边长为1-15mm，通光方向厚度可以根据需要设计，1-100mm为宜。