[发明专利]一类Dy掺杂Ln2O3-Al2O3二元体系黄光激光晶体

说明书

本发明公开了一类用于实现黄光激光的Dy掺杂的Ln₂O₃‑Al₂O₃(Ln为Y和镧系元素)晶体，其特征在于：晶体的化学式包括一类含有Ln₂O₃和Al₂O₃的化合物，例如YAlO₃、LaAlO₃、Y₃Al₅O₁₂、Lu₄Al₂O₉、LuAlO₃、Lu₃Al₅O₁₂等；其中Dy³⁺取代化合物中的Ln³⁺的位置，Dy³⁺的掺杂浓度为1‑10at％，所述晶体用于蓝光LD泵浦以实现黄光波段激光输出。该类晶体一般可采用微下拉法或提拉法生长得到；所述晶体在440～460nm附近有宽吸收峰，其中峰值波长为450nm附近，所述晶体在450nm泵浦下在黄光波段产生强烈的荧光发射，发射波长位于570‑590nm附近。

技术领域

本发明涉及一种新型的黄光激光晶体材料、其制备方法及应用，属于无机晶体材料领域。

背景技术

全固态激光器具有体积小、效率高、寿命长等优点，黄光波段的激光接近人眼最敏感的波长(555nm)，黄色激光(波长范围550-600nm)在生物医学、空间目标探测和识别、原子冷却与捕获、激光雷达、激光显示和军事等领域都有着非常重要的应用前景，尤其是在眼科诊断和治疗方面，相比较其它波长的激光，黄色波段的激光具有以下优点：能够更好地穿透核硬化晶体，更好地穿透液体，色素干扰层和黄斑处叶黄素对黄光的吸收率低，热能在视网膜神经感受器中传导较少，病人较少不适感，安全性和可靠性更高等，因此黄光激光器具有不可替代的作用。例如，对于临床上常见的采用激光光凝疗法治疗视网膜黄斑病变，(577±5)nm波段已经被认为是最佳光谱选择区域。近年来，黄光激光器及其应用已成为激光领域的研究热点。

目前，采用半导体激光抽运全固态激光器并借助倍频技术已经获得了红、绿、蓝等激光输出，并在实际中得到了广泛的应用，然而黄光波段激光由于缺少相应的基频光而无法通过倍频技术直接实现，多年来科学家们一直探索着实现黄光激光的方法以及相关技术应用。据文献调研，国内外能够实现黄光激光的方法主要有以下几种：晶体二次谐波产生、双波长腔内和频、拉曼激光器倍频、光泵半导体垂直外腔面发射激光器和腔内倍频、拉曼光纤激光/放大器和外腔倍频等。总的来说，上述方法主要是通过红外激光的非线性频率转换方式来实现的，但是在非线性转换过程中基频光的模式竞争导致黄光输出功率的稳定性较差，光束质量不高，而且系统比较复杂，使得激光器的体积较大，从而严重影响激光器的可靠性。因此，科研人员不断探索能够直接发射黄色波段的激光材料，从目前国内外的研究状况来看，主要是有机固体燃料、有机无机杂化晶体、掺稀土离子的激光晶体、色心氟化物晶体等。2002年，日本科学家Fukuda等采用合成的有机染料作为激光工作物质得到了中心波长为575nm的黄光输出，最大输出能量为0.75mJ，但是由于激光燃料本身物理化学稳定性不高，激光循环冷却系统比较复杂，限制了燃料激光器的发展。