[发明专利]一种Dy3+/Nd3+双掺的LaF3中红外可调谐激光晶体的应用

说明书

本发明公开了一种Dy³⁺和Nd³⁺双掺杂的LaF₃晶体在输出中红外可调谐激光的激光晶体材料中的应用。在LaF₃晶体中同时掺杂Dy³⁺和Nd³⁺两种稀土离子，得到的晶体的化学式是La_1‑α‑βDy_αNd_βF₃(α＝0.02，0.01≤β≤0.05)。在790nm激发下，双掺La_1‑α‑βDy_αNd_βF₃晶体可以输出峰值波长3975nm和半高宽180nm的中红外可调谐激光。

技术领域

本申请涉及一种中红外激光晶体的应用，属于激光晶体器件领域。

背景技术

大气中水分子和各种气体对2.5-5μm波段中红外光源有着特征振动吸收，该波段被称为“分子指纹区”。～4μm中红外激光器在医疗领域、实时环境监测、机载红外定向干扰源、光电对抗、分析仪器、测距、激光武器、激光雷达等方面有广泛的应用。～4μm激光还可以作为4～14μm中远红外波段光学产量振荡器的泵浦源。近年来，LD泵浦的中红外全固态激光器发展迅速，具有高稳定性、高效率、高光束质量、宽可调谐、能实现超短脉冲激光输出等优点。这种激光器选择稀土离子掺杂的激光晶体或玻璃作为基质。能直接发出～4μm激光的稀土离子有Dy³⁺(⁶H_11/2→⁶H_13/2)、Ho³⁺(⁵I₅→⁵I₆)、Pr³⁺(³H⁵→³H⁴)等。Dy³⁺具有特殊的能级结构，⁶F_11/2&⁶H_9/2和⁶H_11/2能级分别适合1.3μm和1.7μm LD泵浦，但市场上缺少适合的LD泵浦源；Dy³⁺还有一个峰值波长位于800nm附近的本征吸收峰(⁶H_15/2→⁶F_5/2)，但是用800nm作为泵浦波长，很难实现～4μm激光输出。Nd³⁺离子在790nm附近有一个很强的吸收峰(⁴I_9/2→²H_9/2&⁴F_5/2)，而且Nd³⁺离子位于～0.9μm、～1.1μm和～1.3μm三个发射峰对应Dy³⁺离子⁶H_15/2→⁶H_9/2、⁶H_7/2和⁶F_7/2跃迁的三个本征吸收峰。因此，Nd³⁺可以敏化Dy³⁺，通过一系列的能量传递，Dy:⁶H_11/2能级得到能量积累，可以实现～4μm荧光发射。790nm LD泵浦Dy³⁺/Nd³⁺双掺的LaF₃晶体，有望实现～4μm中红外可调谐激光输出。目前未见有文献报道Nd³⁺离子敏化Dy³⁺实现～4μm荧光宽谱带发射。

发明内容