[发明专利]铥、钬双掺杂的镧钙锂铌石榴石晶体、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种铥、钬双掺杂的镧钙锂铌石榴石晶体、制备方法及其应用，铥、钬双掺杂的镧钙锂铌石榴石具有化学式Ca_2.4La_0.6Li_1.22Nb_1.82Ga_2.36O₁₂·xTm_yHo_(3‑y)Ga₅O₁₂，其中x＝0.03～0.1，y＝2.5～3.0，Tm³⁺的掺杂浓度为3～10at.％，Ho³⁺的掺杂浓度为0～1.67at.％，本发明还公开了该晶体的制备方法及其应用，该晶体使用固相合成法制备多晶料，再使用提拉法生长出Tm,Ho:LCLNGG晶体。该晶体可以产生2微米超短脉冲激光，其晶体结构无序，光谱得到了非均匀加宽，通过锁模技术更有利于产生超短的脉冲激光。

技术领域

本发明涉及激光晶体材料技术领域，具体涉及一种铥、钬双掺杂的镧钙锂铌石榴石晶体、制备方法及其应用。

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，连续激光已经不能满足人们对于激光器的需求。调Q和锁模技术的发展使得脉冲激光得到了飞速发展，通过调Q技术，可以实现短至纳秒(10^-9-10^-12)量级的脉冲，而锁模技术可以实现皮秒至飞秒量级(10^-12-10^-15)的超短脉冲输出。

超快脉冲(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。激光材料的发射谱(荧光谱)的宽度决定了该材料可实现的激光脉冲的长短，要获得短脉冲的激光输出，基质材料需具有平滑的、宽的荧光光谱。传统的基质材料主要有晶体、陶瓷及玻璃等，而晶体是研究最为广泛的一类基质材料。传统晶体受限于光谱带宽的限制，很难获得飞秒量级的脉冲激光输出。有这样一类晶体，与传统有序晶体相比，其在结构上存在一定的无序，我们称之为无序晶体。所谓无序晶体，一般是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，进而使得荧光光谱的宽度得到了非均匀加宽。此外，与已经商业化的激光玻璃相比，无序激光晶体兼具传统晶体大的热导率的特性，可应用于高功率激光器中。因此积极探寻综合性能优异，且易于生长出高质量、大尺寸的无序激光晶体料是目前发展超快激光技术的一个重要方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种铥、钬双掺杂的镧钙锂铌石榴石晶体、其制备方法以及其应用，该晶体可以产生2微米超短脉冲激光，其晶体结构无序，光谱得到了非均匀加宽，通过锁模技术更有利于产生超短的脉冲激光。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种铥、钬双掺杂的镧钙锂铌石榴石晶体，所述的晶体的分子式为

Ca_2.4La_0.6Li_1.22Nb_1.82Ga_2.36O₁₂·xTm_yHo(_3-y)Ga₅O₁₂，其中x＝0.03～0.1，y＝2.5～3.0，Tm³⁺的掺杂浓度为3～10at.％，Ho³⁺的掺杂浓度为0～1.67at.％。at.％的含义为原子数百分比含量。经多次试验Tm³⁺的掺杂浓度一般在0at.％～5at.％，Ho³⁺的掺杂浓度一般在0.5.at％～1.at％，且掺杂浓度Tm³⁺/Ho³⁺比值保持在5～10之间，晶体易于在2μm波段实现激光输出。