[发明专利]面向2.6～4.0微米中红外全固体激光器的钴铒双掺激光晶体

说明书

本发明公开了一种面向2.6～4.0微米中红外全固体激光器的钴铒双掺激光晶体，涉及中红外激光增益材料领域，在该激光晶体中，二价钴离子作为2.6～4.0微米中红外波段的发光离子，而三价铒离子作为二价钴离子的有效敏化离子，使得该晶体适合大功率、商业化的发光二极管泵浦，利于激光系统的集成及轻便化。同时，属于过渡金属离子的二价钴离子，其吸收和发射带宽都比较宽，有利于超短超快激光的输出。该激光晶体可以作为2.6～4.0微米中红外固体激光器的有效增益材料，在医疗、军事及科研等领域有着重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及激光晶体增益材料技术领域，具体涉及一种面向2.6～4.0微米全固体激光器的中红外钴铒双掺激光晶体。

背景技术

2.6～4.0微米波段激光在医疗、探测、工程控制、光谱学、遥感、等民用和激光雷达、光电对抗等军用领域具有广泛的应用。当前，实现2.6～4.0微米中红外固体激光的主要方式都是基于间接形式，比如：基于非线性晶体的光学参量振荡，光学参量放大和差频等几种方法。但是，基于以上方法的中红外激光器涉及到基频光、非线性晶体等关键器件，器件复杂、稳定性差、效率低，难以在实际应用中加以推广。

本发明旨在寻找能够直接泵浦而产生中远红外激光的固体激光材料。目前，在众多发光离子中，Co²⁺离子是实现2.6～4.0微米波段激光输出的有效稀土离子之一。然而，由于Co²⁺离子需要的泵浦源局限于2.0～2.8微米的中红外激光器，而该类泵源系统复杂、稳定性差、激光输出能量低、效率低，导致了目前基于Co²⁺离子实现有效的中红外激光输出的发展相对滞后，同时也缺乏相关研究。

因此研究面向2.6～4.0微米全固体激光器的中红外钴铒双掺激光晶体对发展2.6～4.0微米的激光输出具有重要意义。目前，国内外未见有钴铒双掺晶体作为2.6～4.0微米中红外激光晶体的相关报道。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种面向2.6～4.0微米全固体激光器的中红外钴铒双掺激光晶体，该晶体可以实现2.6～4.0微米的激光输出，在医疗、科研及军事等领域有着重要的应用前景。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种面向2.6～4.0微米中红外全固体激光器的钴铒双掺激光晶体，所述激光晶体的掺杂离子为钴离子Co²⁺和铒离子Er³⁺共掺杂，其中所述Co²⁺作为发光离子，所述Er³⁺作为所述Co²⁺的敏化离子；

所述激光晶体在半导体激光器泵浦下，Er³⁺有效吸收能量，在基质材料声子能量的辅助下，发生从Er³⁺到Co²⁺的有效能量传递，将能量转移给Co²⁺离子，实现Er³⁺离子的敏化功能，使激光晶体适合半导体激光器泵浦。

进一步地，所述激光晶体用于实现2.6～4.0微米波段全固态激光输出。

进一步地，所述Co²⁺的掺杂浓度范围为：0.1～50mol％。

进一步地，所述Er³⁺的掺杂浓度范围为：0.1～30mol％。

进一步地，所述基质材料选自氟化钇钡、氟化镥锂、氟化钇锂、氟化铅、氟化钙、氟化镁、氟化锶、氟化镧、PbGa₂S₄、KPb₂Br₅和KPb₂Cl₅中一种。

进一步地，所述半导体激光器所采用的泵浦源为780～830纳米或者920～1020纳米。