[发明专利]掺镱铝酸锶镧晶体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种掺镱铝酸锶镧晶体，分子式为SrLa_1‑xYb_xAlO₄，其中x＝0.05‑0.3，Yb³⁺离子的掺杂浓度为5at.％至30at.％。本发明还公开了所述掺镱铝酸锶镧晶体的制备方法和应用。本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：SrLaAlO₄晶体具有无序的结构，通过Yb³⁺的掺杂，使得该晶体具备激光晶体得特性，同时由于在结构上存在无序性，使得Yb³⁺光谱得到了非均匀加宽，非常有利于超短脉冲激光的产生。

技术领域

本发明属于激光晶体材料领域，具体涉及一种掺镱铝酸锶镧晶体及其制备方法，以及在固体激光器中的应用。

背景技术

在全固态激光器中，受到泵浦源、实验装置等一些条件的限制，连续波的输出已经不能满足人们对于激光器的需求。所以人们又研发了脉冲激光技术，实现脉冲激光的技术主要包括调Q和锁模两种，调Q可以实现10^-7-10^-9秒量级的脉冲，而锁模技术可以实现飞秒量级的超快脉冲输出。

超短脉冲(脉宽为10^-12-10^-15s)具有极短持续时间，极高峰值功率、极宽光谱等特点，在工业、军事、环境、能源、通讯等众多领域得到了广泛应用。目前已成为激光研究50年发展历程中最活跃的方向之一。我们知道在理论上激光材料的发射谱(荧光谱)的宽度是决定该材料可实现的激光脉冲宽度的重要条件，要获得短脉冲的激光输出，具有宽发射谱的激光材料具有很大的优势。相对于掺杂离子的玻璃基质，稀土掺杂的传统晶体基质虽然具有热导率高、激光阈值高等优点，但是较窄的发射谱带宽限制了晶体在超短脉冲方面的应用。于是在结构上存在一定的无序结构的晶体材料就进入人们研究的视线。

所谓无序晶体，指具有不同化合价的阳离子随机分布在相同的晶格点上，形成多种激活离子中心，导致晶格场的无序分布，增加了荧光光谱的宽度。此外，与激光玻璃相比，无序激光晶体具有大的热导率，可应用于高功率激光器中。积极寻找更加优秀的且易于生长出大尺寸无序激光晶体料是目前发展超快激光技术的一个方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光晶体材料，晶体具有无序结构，具有宽的吸收和发射谱，通过锁模技术有利于产生超短的脉冲激光。

本发明是这样实现的：

一种掺镱铝酸锶镧晶体，所述的晶体的分子式为SrLa_1-xYb_xAlO₄，其中x＝0.05-0.3，Yb³⁺的掺杂浓度为5at.％至30at.％。at.％的含义为原子数百分比含量，Yb的掺杂浓度是指Yb占La的原子数百分比含量。

x＝0.05～0.15所生长的晶体质量最好，Yb³⁺的掺杂浓度一般在5at.％～15at.％。

所述的掺镱铝酸锶镧晶体属于K₂NiF₄结构，四方晶系，在晶体结构中，一个Al³⁺阳离子和六个O^2-离子组成AlO₆八面体，二价Sr²⁺阳离子和三价La³⁺阳离子随机分布在AlO₆八面体层之间。

本发明还提供了所述的掺镱铝酸锶镧晶体的制备方法，所述的晶体由下述原料通过固相反应得到多晶料后再采用拉提法制备而成：

原料：纯度为99.99％的SrCO₃、纯度为99.99％的La₂O₃、纯度为99.99％的Al₂O₃、纯度为99.99％的Yb₂O₃。