[发明专利]一种掺镝氧化镥可见波段激光晶体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种掺镝氧化镥可见波段激光晶体及其制备方法，该晶体的化学式为(Dy_xLu_1‑x)₂O₃，其中x的取值范围为0.00001～0.3，其晶胞参数为1.0411nm，密度为9.42g/cm³。采用光学浮区法生长掺镝氧化镥激光晶体，生长气氛为高纯氩。与现有技术相比，本发明掺镝氧化镥激光晶体可采用InGaN激光二极管泵浦，并且具有较大的黄光荧光分支比，有望实现可见波段的高效黄光输出。该发明可广泛应用于医疗、通讯、显微镜、生物医学等。

技术领域

本发明涉及激光晶体，特别是一种掺镝氧化镥可见波段激光晶体及其制备方法，属于荧光材料技术领域，它适合于InGaN激光二极管泵浦。

背景技术

近年来，可见波段的稀土掺杂激光晶体材料，尤其在黄光波段，广泛地应用于许多技术领域，如医疗、通讯、显微镜和生物医学。为了获得黄光激光，喇曼激光器、倍频半导体激光器等一些方法已经发展起来。然而，这些方法有一些明显的缺点，比如价格昂贵、构造复杂以及非直接的黄光发射。因此，找到一个可以实现直接发射黄光的稀土掺杂激光晶体材料迫在眉睫。

在镧系元素中，三价镝(Dy³⁺)由于其从⁴F_9/2到⁶H_13/2的黄光能级跃迁，使得Dy³⁺离子成为一个发射黄光的潜在稀土离子。许多报道已经对掺镝激光材料黄光波段的激光性能展开了研究，如Dy:LiSrPO₄、Dy:LiGd(MoO₄)₂、Dy:GdVO₄和Dy:LaPO₄。此外，InGaN激光二极管的发展很大程度上提高了掺镝激光材料的发光效率和功率。2012年，由InGaN激光二极管泵浦的Dy:YAG晶体，获得了发射波长为583nm，平均功率为150mW的黄光输出，斜率效率为12％。2014年，采用InGaN激光二极管泵浦的Dy,Tb:LiLuF₄晶体实现了578nm处55mW、斜效率为13.4％的连续激光输出。

近来，氧化镥基质由于具有较高的热导率和热稳定性吸引了大量关注。氧化镥晶体属于立方空间群为Ia3的方铁锰矿结构。然而，由于它的熔点高，对其生长是一个巨大的挑战，因此有关于高光学质量的Lu₂O₃晶体报道较少。到目前为止，许多方法被用来尝试生长Lu₂O₃晶体，例如，热交换法、提拉法、激光加热基座法、布里奇曼法和微下拉法。国内外科学家已经对氧化镥基质掺杂稀土离子的光谱性能开展了大量的研究，如Tm³⁺、Er³⁺和Yb³⁺掺杂的Lu₂O₃晶体；Nd³⁺掺杂的Lu₂O₃透明陶瓷；Tm³⁺、Tb³⁺、Pr³⁺、Sm³⁺、Er³⁺和Ho³⁺掺杂的Lu₂O₃荧光粉。然而，有关Dy³⁺掺杂Lu₂O₃晶体浮区法制备以及光谱性能的研究并没有相关报道。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种掺镝氧化镥可见波段激光晶体及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种掺镝氧化镥可见波段激光晶体，其特征在于，该晶体的化学式为(Dy_xLu_1-x)₂O₃，其中x的取值范围为0.00001～0.3，其晶胞参数为1.0411nm，密度为9.42g/cm³。