[发明专利]一种自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体及其生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光晶体和晶体生长技术领域，尤其涉及一种自饱和吸收调Q钇铝石 榴石激光晶体及其生长方法。

背景技术

Nd:YAG激光器是应用最广泛的全固态激光器之一，它在1.3～1.4μm的纳秒量级脉 冲在光纤传输、微型制造、遥感、信息存储等方面均有着广泛的应用。此外，l.3～1.4μm波段 是人眼安全波段区，同时与硅光纤低色散和低损耗的波长一致，因此该波段的激光可以广 泛应用于激光医学、光纤通信、光传感定位以及中红外参量振荡的泵浦源等领域。在Nd:YAG 的1.3～1.4μm激光器内插入V³⁺:YAG或Co²⁺:LaMgAl₁₁O₁₉作为饱和吸收体可实现调Q脉冲激光 输出，获得高脉冲功率激光。在此方式下，V³⁺:YAG和Nd:YAG需要分别制备单晶，加工成两个 器件，V³⁺:YAG元件作为饱和吸收体，Nd:YAG则作为激光工作增益介质。近来，捷克已有将V³⁺:YAG和Nd:YAG键合在一起作为复合晶体元件的报道。在此方式下，仍需要分别生长V³⁺:YAG 和Nd:YAG晶体，分别对其进行精密加工，再通过光胶工艺将二者实现几何上的组合，再经 1000～1500℃的高温加热后，让V³⁺:YAG和YAG间的组分相互扩散，实现两个晶体之间的键 合，从而形成几何V³⁺:YAG和YAG的复合晶体元件。可以看出，这种制备方法不仅繁琐耗时，键 合和烧结扩散对工艺、加热设备也有很高的要求。

发明内容

本发明提出了一种自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体及其生长方法，所得自饱 和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体具有调Q和激光增益双重功能，在全固态激光器中有重要的 应用前景。

本发明提出的一种自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体，具有以下化学式组成： V_5xNd_3yY_3(1-y)Al_5(1-x)O₁₂，其中0<x≤0.02，0<y≤0.015。

本发明还提出的上述自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体生长方法，包括如下步 骤：

S1、将含钒化合物、含钕化合物、含钇化合物、含铝化合物混合均匀后，进行压制得 到化学式为V_5xNd_3yY_3(1-y)Al_5(1-x)O₁₂的晶体生长初始原料；

S2、将化学式为V_5xNd_3yY_3(1-y)Al_5(1-x)O₁₂的晶体生长初始原料加热至熔融状态得到 晶体生长熔体，然后采用熔体法晶体生长方法进行生长得到自饱和吸收调Q钇铝石榴石激 光晶体。

优选地，S1的操作步骤为：将含钒化合物、含钕化合物、含钇化合物、含铝化合物混 合均匀后，进行压制，接着进行合成反应得到化学式为V_5xNd_3yY_3(1-y)Al_5(1-x)O₁₂的晶体生长初 始原料。

优选地，S1中，合成反应为高温固相反应、液相合成或气相合成。

优选地，S1的具体操作步骤为：按摩尔份将2.5x份V₂O₅、1.5y份Nd₂O₃、1.5(1-y)份 Y₂O₃和2.5(1-x)份Al₂O₃混合均匀后，进行煅烧得到化学式为V_5xNd_3yY_3(1-y)Al_5(1-x)O₁₂的晶体 生长初始原料，煅烧温度为900～1300℃，煅烧时间为48～200h；

其反应方程式如下：