[其他]镧系镁混合镓酸盐和使用该镓酸盐单晶的激光器

说明书

本发明的目的是得到镧系镁混合镓酸盐，尤其是单晶状的镓酸盐，並把它特别运用在集成光学或用光导纤维进行无线电通讯的微激光的地方，以及发射红外线、可见光或紫外线的功率激光器领域。功率激光器主要用于材料加工（焊接、打孔、标记、表面处理），光化学反应，可控热核聚变，以及将氦那样的气体原子极化。微激光器也可用于医学部门，进行皮肤处理，或显微解剖。

菲利蒲公司首先发现镧系镁混合氧化物，特别是制成粉末状的磁铅石形镧-镁混合镓酸盐。掺加了锰的镓酸盐具有发光特性，这在“Mn²⁺在SrGa₁₂O₁₉、LaMgGa₁₁O₁₉，和BaGa₁₂O₁₉中的发光”一文中进行了详细描述〔J.Verstegen，固体化学杂志（Jalof Solid state Chemistry）7，468-473（1973）〕。所得到的仅是粉末状的镓酸盐。具有重要的发光特性，这可用于显示装置中，然而它们没有显示出激光器作用。

从文献FR-A-2205733和US-A-4216408也可知。特别是含锶的镧-镁镓酸盐（该盐掺有锰）同样具有发光特性，但不起激光器作用。

像别的镧系镁混合氧化物，尤其是已知的镧-钕-镁的铝酸盐（称作LNA），该盐的化学式为La_1-xNd_xMgAl₁₁O₁₀，其中0＜x≤1，特别是专利号为FR-A-2448134和EP-A-0043776的专利讨论的主题。

所得到的单晶铝酸盐，具有和钇石榴石，掺以钕的铝石榴石（简称YAG：Nd）以及过磷酸钕（NdP₅O₁₄）相类似的发射红外线的激光特性。

LNA两个特别有用的激光发射波长是，1.054微米和1.083微米，它们处在YAG发射波长1.064微米附近。而且也处于另外一个，发射波长1.32微米附近的区域。波长在此区域中，相应于二氧化硅光导纤维，所能允许的最小的衰减。因此，能够以最小的损耗，传送最大的信息。

然而LNA的激光发射效率就和YAG的激光发射效率一样低，目前还不能在整个应用领域中使用。

本发明的目的在于得到一种镧系镁混合镓酸盐，把该镓酸盐做成单晶，而且具有比LNA更高的激光发射效率。

按照本发明，这些混合镓酸盐的特征，在于它们可用下面的化学式（Ⅰ）表示：

〔La_1-xM¹_x〕_（1-z/3）kMg_（1-Z）K〔Ga_1-v-tM²_vCr_t〕（11+z）_kO₁，_k…（Ⅰ）

其中，M¹是从钕、镨、铈、钕-铈对和镨-铈对中选择，这些元素均为三价、M²表示至少铝、钪和/或铟中的一个三价元素，但要满足上式中，钪和/或铟的总的原子数小于0.15（11+z）k的条件;k值为0.94到1;x值为0到1;t值为0≤t≤0.05，但也应满足以下条件;当x＝0时，t≠0，t＝0时 x＝0;v值为0≤v+t＜1;z值为0到0.5。而且镓酸盐呈单相，并且有磁铅石状晶体结构和六方晶格。

本发明的化合物，可以做成激光效率比LNA更高的单晶，而在整个激光应用中，也可与YAG和NdP₅O₁₄相竞争。

事实上，发明人发现LNA激光发射效率不足，主要是在钕的位置上结晶场非常高的缘故，这是由于钕原子和氧原子之间的距离很小。因此，发明人就考虑在LNA的晶格里，用镓、钪和/或铟替换部份铝、或者替换全部铝，以增大钕-氧之间距离，因为镓、钪和铟均有比铝更大的离子半径。

比较有效的是，M²至少具有部分铝。

M¹最好是用钕。

当镧系镁镓酸盐的化学式为La_1-xNd_xMg（Ga_1-vAl_v）₁₁O₁₉时，对于0.3≤x≤1，v必需满足条件v＞0.143（x-0.3）。当0＜x＜03时，v可以取0和1之间的任意值，0也包括在内