[发明专利]面向3.7～4.2微米全固体激光器的中红外钬钕双掺激光晶体

摘要

本发明公开了一种面向3.7～4.2微米全固体激光器的中红外钬钕双掺激光晶体，涉及中红外激光增益材料领域，该激光晶体中，三价钬离子作为激活离子，对应的能级跃迁为Ho³⁺：⁵I₅→⁵I₆，三价钕离子具有双重作用，一方面，既可作为三价钬离子的敏化离子，使得晶体适合于商业化、大功率LD泵浦，另一方面，又可作为三价钬离子的退激活离子，使得三价钬离子的激光下能级⁵I₆能级寿命大大降低，同时三价钬离子的激光上能级⁵I₅能级寿命没有明显的变化，有利于实现粒子数反转，实现有效激光输出，降低激光阈值和提高激光效率。该激光晶体可以用于3.7～4.2微米的激光输出，在医疗、科研及军事等领域有着重要的应用前景。

主权项

1.一种面向3.7～4.2微米全固体激光器的中红外钬钕双掺激光晶体，其特征在于，所述激光晶体的掺杂离子为Ho³⁺和Nd³⁺共掺杂，其中所述Ho³⁺作为激活离子，所述Nd³⁺既作为所述Ho³⁺的敏化离子，又作为所述Ho³⁺的退激活离子；所述激光晶体在半导体激光器泵浦下，Nd³⁺有效吸收能量，然后在基质材料声子能量的辅助下，发生从Nd³⁺:4F_3/2到Ho³⁺:⁵I₅的能量传递，将能量转移给Ho³⁺离子，实现Nd³⁺离子的敏化功能，使晶体适合半导体激光器泵浦；接着，发生Ho³⁺：⁵I₅→⁵I₆的能级跃迁，发出3.7～4.2微米的荧光，然后在基质材料声子能量的辅助下，发生从Ho³⁺:⁵I₆到Nd³⁺:⁴I_15/2的能量传递，加快Ho³⁺下能级⁵I₆的粒子抽空速率，达到退激活作用，降低下能级⁵I₆的能级寿命，利于粒子数反转的形成；所述Ho³⁺的掺杂浓度范围为：0.1～2mol％，所述Nd³⁺的掺杂浓度范围为：0.1～2mol％；所述基质材料为氟化铅；所述面向3.7～4.2微米全固体激光器的中红外钬钕双掺激光晶体的制备方法为选用纯度大于99.99％的原料PbF₂、NdF₃和HoF₃，采用坩埚下降法进行晶体生长；所述半导体激光器所采用的泵浦源为780～830纳米。