[发明专利]一种掺镱硼酸钙钆镧混晶激光晶体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种掺镱硼酸钙钆镧混晶激光晶体及其制备方法和应用，掺镱硼酸钙钆镧混晶激光晶体的分子式为Ca₃Gd_xLa_yYb_2‑x‑y(BO₃)₄，其中x＝0～2，y＝0～2，Yb³⁺离子的掺杂浓度为5at.％至30at.％。本发明所制备的Ca₃Gd_xLa_yYb_2‑x‑y(BO₃)₄混晶较Yb:Ca₃Gd₂(BO₃)₄和Yb:Ca₃La₂(BO₃)₄晶体具有更宽的吸收光谱以及更大的无序度，采用锁模技术，有望获得更短的超短脉冲激光输出。

技术领域

本发明涉及激光晶体材料领域，具体涉及一种掺镱硼酸钙钆镧混晶激光晶体及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会的发展，激光技术在社会进步领域发挥着重要的作用。激光晶体的发展也越加迅速，而超快激光的需求也越来越大。超快激光是指脉冲宽度为皮秒(10^-12)和飞秒(10^-15)级别的激光。其拥有宽的光谱，高的峰值功率输出，高重复频率等优点。使其在遥感，测距，美容等方面具有无可比拟的优势。掺杂稀土离子的基质材料锁模是输出超快激光的一种重要的方法，拥有结构相对简单，转换效率高，实用耐用等优点，其中重要的一点就是选择合适的基质材料。

良好的基质材料需要满足一些特点：1需要较低的阈值和较大的激光输出能量；2需要高品质的光学均匀性；3需要优良的物理化学特性；具体则是在源辐射区要有较高的吸收，在发射波段应无光吸收，荧光寿命合适以及较高的转化效率，优秀的光学特性，高的导热系数，热膨胀系数较小。除此之外，获得超快激光的输出，最为重要的一点是需要有较为平滑的，宽的荧光光谱。传统的激光晶体因为其荧光光谱带宽窄的原因，很难获得飞秒级别的脉冲激光输出。相比于传统的激光晶体，无序激光晶体不仅仅有较宽的荧光光谱，还有比较好的热性能：导热系数较高，热膨胀系数小等优点，非常适合超短脉冲激光的产生。而在无序激光晶体的基础上，进行混晶晶体的制备，可以使得激光晶体的光谱得到进一步的加宽，更加有利于超短脉冲激光产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种产生了1微米超短脉冲的激光晶体材料，材料的无序度更大，可以获得更宽的吸收光谱和发射光谱，之后通过锁模技术更有利于产生超短的脉冲激光。

为了达到上述技术效果，本发明采用如下技术方案：

一种掺镱硼酸钙钆镧混晶激光晶体，所述晶体的分子式为Ca₃Gd_xLa_yYb_2-x-y(BO₃)₄,其中x＝0～2，y＝0～2，Yb³⁺离子的掺杂浓度为5at.％至30at.％。at.％的含义为原子数百分比含量。其中经过多次实验的验证，当x＝0～2，y＝0～2，Yb³⁺的掺杂浓度为0～30at％晶体的质量最好。掺镱硼酸钙钆镧晶体属于正交晶系。

进一步的技术方案是，所述的晶体中Yb³⁺离子取代Gd³⁺和La³⁺。

本发明还提供了所述的掺镱硼酸钙钆镧混晶激光晶体的制备方法，晶体由下述的原料经过固相反应得到多晶料，经过提拉法得到晶体。