[发明专利]一种镝镥铝三掺的镓酸镧钙中红外激光晶体及其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种镝镥铝三掺的镓酸镧钙新型中红外激光晶体及其制备方法和应用，涉及激光晶体材料领域。化学式为CaDy_xLu_yLa_(1‑x‑y)Al_zGa_3‑zO₇，其中，0x≤0.05，0≤y≤0.2，0x+y≤0.2，0≤z≤0.6；所述晶体材料中，Dy³⁺离子作为激活离子，实现2.6~3.1μm波段的宽谱带荧光发射，对应发光的能级跃迁为Dy³⁺:⁶H_13/2→⁶H_15/2，Lu³⁺离子和Al³⁺离子作为非光学活性离子，有利于形成混晶局部无序结构，引起晶体无序度的增加，调控Dy³⁺多发光中心，可以起到拓宽、红移发光谱线的作用。基于该新型镝镥铝三掺的镓酸镧钙晶体，实现Dy³⁺离子的中红外可调谐激光输出。

技术领域

本发明涉及无机晶体材料领域，尤其涉及一种镝镥铝三掺的镓酸镧钙中红外激光晶体及其制备方法和应用。

背景技术

2.6~3.1μm中红外波段激光在定向红外对抗、反恐、生物医疗、环境监测、光通讯、强场物理、激光聚变及中远红外(非线性频率转换)基础光源等方面具有重要应用，且伴随相关半导体激光(laser diode，LD)、固体和光纤激光(含谐振泵浦)泵浦源技术的发展，已然成为激光晶体的四大主流发展方向之一。2012年，一批顶尖科学家对中红外激光的发展状况和趋势等进行了综述，并将其发表在了Nature Photonics上，其中明确指出中红外激光的发展是激光领域的一个新机遇，势必影响人类社会的发展。对此，我们应该加大研究力度，突破2.6~3.1 μm瓶颈，不断创新，开发新型激光材料和器件，推动我国社会迅速发展乃至人类历史的进步。

掺杂Dy³⁺的激光晶体可实现该波段激光的输出，是由于Dy³⁺在⁶H_13/2态和⁶H_15/2态之间跃迁产生的辐射波长刚好位于2.6~3.1 μm范围内。目前已在Dy³⁺: BaYb₂F₈实现了~3 μm激光输出，输出功率为70 mJ，斜率效率为4%。可以看出激光输出的功率和斜效率都很低，难以实现高重频、大功率激光输出，限制了激光器的应用。