[发明专利]一种掺镱硼酸钙钆钇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钇混晶激光晶体及其制备方法和应用，掺镱硼酸钙钆钇混晶激光晶体的分子式为Ca₃Gd_xY_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_xY_yYb_2‑x‑y(BO₃)₄混晶较Yb:Ca₃Gd₂(BO₃)₄和Yb:Ca₃Y₂(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技术领域，具体涉及一种掺镱硼酸钙钆钇混晶激光晶体及其制备方法和应用。

背景技术

在固体激光器中，受到泵浦源，实验装置等的限制，目前人们对于短脉冲激光的需求愈加增大，调Q以及锁模技术的发展使得纳秒级(10^-9-10^-12)以及飞秒级(10^-15)的激光得以产生

超快激光具有相当多的用途，其持续时间短，光谱较宽，峰值功率输出大的特点在通讯，能源，军事等领域都有独到的用处，目前已经成为激光技术中研究最为广泛的领域之一。超快激光的研究中，激光材料的研究受到了广泛的关注，传统的晶体因为其荧光光谱带宽的原因，很难获得飞秒级别的脉冲激光输出，获得超快激光的输出，需要有较为平滑的，较宽的荧光光谱。不同传统的有序晶体，一些掺杂稀土离子或者过渡离子的无序晶体则因为其较宽的荧光光谱从而慢慢的发展了起来。所谓的无序晶体，则是指化合价不同的阳离子随机分布在相同的晶格点之上，这样可以形成多种的激活离子中心。相比于传统的有序晶体，无序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，可以应用于高功率的激光器中。所以大尺寸，高质量，综合性能优良的无序晶体生长方法的探索是目前的一个研究和应用热点。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。

为了达到上述的技术效果，本发明采用以下技术方案：

一种掺镱硼酸钙钆钇混晶激光晶体，所述晶体的分子式为Ca₃Gd_xY_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。掺镱硼酸钙钆钇晶体属于正交晶系。

进一步的技术方案是，所述的晶体中Yb³⁺离子取代Gd³⁺和Y³⁺。

本发明还提供了所述的掺镱硼酸钙钆钇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。