[发明专利]铥钬双掺杂钇铝石榴石透明陶瓷及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及铥钬双掺杂钇铝石榴石透明陶瓷及其用途，属于特种光学陶瓷技术领域。

背景技术

Ho³⁺离子中⁵I₇态和⁵I₈基态能级之间的跃迁可以实现2.1μm的激光输出，是2μm波段激光输出的重要稀土离子。相对其它稀土离子，Ho³⁺离子具有很多明显的优势：1）Ho³⁺离子的受激发射截面约是Tm³⁺离子的5倍，是Nd³⁺离子的20倍，荧光寿命长（8ms），有利于储能，有希望实现高效的Q开关运转；2）在短脉冲运转时要比Tm³⁺离子不易引起材料的破坏；3）Ho³⁺离子输出的激光波长2.09um的大气透过性能比Tm³⁺离子输出的激光波长2.01um更优越。但是，位于Ho³⁺吸收带内发射波长为1.9μm的LD，具有非常宽的发射带（＞12nm）和低的亮度，因此不能与Ho³⁺掺杂的晶体有效耦合，实现激光泵浦输出。而采用Tm³⁺作为敏化剂的Tm，Ho共掺晶体可以利用Tm³⁺离子在800nm处的强吸收，通过能量转移来增加Ho³⁺ 1.9μm处吸收，从而提高转换效率和获得高效激光输出。

钇铝石榴石（YAG）晶体是继钨酸钙之后人们在探索新晶体中至今所获得的综合性能最优良的激光基质晶体，具有立方晶系的结构，各向同性，具有较好的光学和机械性质，适合于各种激活离子的掺杂。因此铥钬双掺杂钇铝石榴石晶体是产生2.1μm激光的首选材料之一。

激光透明陶瓷具有单晶和玻璃激光材料所不具备的优点，已经受到人们越来越多的关注。（1）陶瓷具有与单晶相似的光谱特性，但机械性能优于单晶和玻璃；（2）烧结温度低，制备周期短，材料制备总体费用较低；(3）可突破分凝效应的限制实现高浓度掺杂；(4）可制备大尺寸盘片样品，并且可实现多层和多功能的复合结构；

因此，面向人眼安全、遥感、光通信、医疗等应用的铥钬双掺杂钇铝石榴石透明陶瓷具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于2.1μm激光输出的新的陶瓷增益介质，即铥钬双掺杂钇铝石榴石透明陶瓷。 

所述的透明陶瓷组成为Tm_aHo_bY_（3-a-b）Al₅O₁₂，其中0.03≤a≤0.3，0.0075≤b≤0.06，即Tm离子掺杂浓度为1 at.% ~ 10 at.%，Ho离子掺杂浓度为0.25 at.% ~2 at.%。

所述的透明陶瓷2mm以上厚度直线透过率大于80%。

所述的透明陶瓷用于产生2.1μm激光输出，该波段在人眼安全、遥感、光通信、医疗方面有着广阔应用。

附图说明

图1为实施例1样品的实物照片。

图2为实施例1样品的透过率图。

图3为实施例2样品的实物照片

图4为实施例2样品的透过率图。

具体实施方式

实施例1