[发明专利]一种晶体生长装置和一种Er;Yb双掺LuAG晶体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种晶体生长装置和一种Er,Yb双掺LuAG晶体及其制备方法，涉及光电子材料技术领域。本发明提供的晶体生长装置包括下保温系、上保温系统和提拉控制系统，本发明提供的晶体生长装置适合高温晶体的生长，可以有效避免高温晶体生长的温场稳定性差和晶体生长过程中容易产生开裂的问题。使用本发明的装置进行晶体生长，整个生长过程可实现全自动化控制；使用该装置制备的Er,Yb双掺LuAG晶体热导率高，光学性能良好，适用于高功率激光器的工作物质。

技术领域

本发明涉及光电子材料的技术领域，特别涉及一种晶体生长装置和一种Er,Yb双掺LuAG晶体及其制备方法。

背景技术

由于1.5～1.67μm波段的激光处于人眼安全波段，在通信，遥感，光谱学，材料处理，激光雷达，波长转换等领域中引起了人们广泛的关注。近几年来，随着激光在遥感、相干雷达、光学探测和空间光通信等领域中对人眼安全激光带的需求越来越大，对传输距离大、功率大、脉冲能量高、光束质量好的激光器的需求越来越大。在众多激活离子中，Er³⁺由于其⁴I_13/2-⁴I_15/2跃迁产生1.5～1.67μm波段激光，是目前最具有应用价值和潜力的近红外激光激活离子。

由于Er³⁺离子本身的能级结构特征以及对泵浦光的吸收系数较小的特点，导致Er掺杂系列材料的激光输出效率特别低。为了提高Er³⁺离子在的1.5～1.67μm波段激光效率，通常采取对Er³⁺离子进行敏化的方法，Yb³⁺离子由于具有能级结构简单、不存在激发态吸收和上转换、光转换效率高、荧光寿命较长、容易实现LD泵浦的优点，成为敏化离子的最佳选择。目前在1.5～1.67μm波段已获得连续激光输出的材料主要有：Er,Yb:磷酸盐玻璃；Er,Yb:YAG；Er,Yb:YSO；Er,Yb:CAS等。

但是，上述材料都存在着热导率低的缺点，在高功率激光器上的应用受到了限制，且目前常用的晶体生长装置生长高温晶体(1800～2100℃)时容易变形造成温场不稳定，导致生长的晶体容易出现缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种晶体生长装置和一种Er,Yb双掺LuAG晶体及其制备方法。本发明提供的晶体生长装置保温性好、稳定性好，适合高熔点晶体的生长，利用该装置制备的Er,Yb双掺LuAG晶体光学性能良好，外观良好，热导率高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种晶体生长装置，包括下保温系统、上保温系统和提拉控制系统；所述下保温系统包括陶瓷底盘(1)、位于所述陶瓷底盘上的第一氧化锆盘(2)、位于第一氧化锆盘上的氧化锆保温筒(3)和位于氧化锆保温筒内部的第二氧化锆盘(4)；所述第二氧化锆盘的下表面和第一氧化锆盘的上表面接触；所述陶瓷底盘(1)、第一氧化锆盘(2)的直径和氧化锆保温筒(3)的外径尺寸一致；所述第二氧化锆盘(4)的直径和氧化锆保温筒(3)的内径尺寸一致；

所述上保温系统包括底部和氧化锆保温筒筒壁接触的陶瓷保温筒(5)、位于陶瓷保温筒内层的氧化锆后热器(6)和位于陶瓷保温筒顶部的氧化锆散热环(7)；所述氧化锆后热器内部形成圆台形保温腔；所述陶瓷保温筒(5)的外径大于氧化锆保温筒的(3)外径；

所述提拉控制系统包括放置在所述第二氧化锆盘(4)上的坩埚(8)、垂直于坩埚的提拉杆(9)、与提拉杆相连的称重装置(10)、与称重装置相连的传感器(11)以及与传感器相连的控制器(12)；所述提拉控制系统还包括缠绕在所述氧化锆保温筒外侧的感应线圈(13)；所述感应线圈的感应强度通过控制器控制。

优选的，所述氧化锆后热器的高度为150～200mm；所述氧化锆后热器底部的壁厚为8～15mm，顶部壁厚为15～35mm；