[发明专利]稀土掺杂氟硼酸钡钙激光晶体及其制备和实现激光的方法

说明书

本发明的稀土掺杂氟硼酸钡钙激光晶体及其制备和实现激光的方法，以氟硼酸钡钙BaCaBO₃F为基质掺杂稀土离子，同时掺杂等量Li⁺或Na⁺制得；所述激光晶体的化学式为BaCa_1‑2xRE_xA_xBO₃F，其中RE＝Pr或Dy或Sm，A＝Li或Na，x的取值范围为0.001～0.05；通过添加稀土离子Pr³⁺或Dy³⁺或Sm³⁺取代基质中Ca所占的格位，同时掺杂等量的Li⁺或Na⁺满足电荷平衡，从而分别构成激光晶体材料BaCa_1‑2xPr_xLi_xBO₃F、BaCa_1‑2xPr_xNa_xBO₃F、BaCa_1‑2xDy_xLi_xBO₃F、BaCa_1‑2xDy_xNa_xBO₃F、BaCa_1‑2xSm_xLi_xBO₃F、BaCa_1‑2xSm_xNa_xBO₃F。本发明的有益效果体现在，给出了以氟氧化物BaCaBO₃F作为可见激光晶体基质，利用稀土离子的能级，以新的跃迁通道，采用GaN基蓝光LD泵浦获得可见波段激光；所制备的稀土掺杂氟硼酸钡钙激光晶体，同时结合了氟化物和氧化物的优势，兼具声子能量较低、机械化学性能稳定。

技术领域

本发明属于激光材料和固体激光技术领域，具体涉及一种稀土掺杂氟硼酸钡钙激光晶体及其制备和实现激光的方法。

背景技术

目前采用蓝光LD直接泵浦获得可见激光的晶体主要集中于声子能量较低的氟化物，例如YLiF₄、GdLiF₄、LuLiF₄、KY₃F₁₀、BaY₂F₈、KYF₄等。仅有少量氧化物晶体实现可见激光直接输出，包括YAlO₃、Y₃Al₅O₁₂、LuAlO₃、SrAl₁₂O₁₉、Sr_1-xLa_xAl_12-xMg_xO₁₉、LaMgAl₁₁O₁₉。氟化物具有低的声子能量，但其热机械性能不佳，抗断裂能力较差，高质量晶体生长困难，限制了进一步应用。氧化物具有更高的硬度、热导率及稳定的机械化学性能，相对容易获得高质量晶体，且生长成本较低，表现出更大的实际应用价值，但其声子能量相对较高。因此，氟氧化物晶体兼具氟化物声子能量低和氧化物物化性能优良的特点，在可见激光领域具有很好的应用潜力。在氟氧化物众多体系中，针对氟硼酸盐的研究中已发现非线性光学晶体，通过稀土或过渡金属掺杂能获得良好的荧光性能。而现有技术中，例如Yb、Nd掺杂BaCaBO₃F激光晶体的发光主要集中在1μm附近的近红外波段，必须利用非线性光学频率转换才能实现可见激光，增加激光器设计的复杂程度和成本。因此，如何提供一种可实现可见激光输出的氟氧化物晶体，以解决现有技术氟化物的热机械性能不佳、高质量晶体生长困难而氧化物的声子能量较高的问题，为全固态可见激光器提供新型氟氧化物工作介质。

发明内容

为解决上述现有技术问题，本发明提供一种稀土掺杂氟硼酸钡钙激光晶体及其制备和实现激光的方法。