專利名稱：飛秒脈沖激光晶體摻鐿鎢酸釔鋰及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子功能材料技術(shù)領(lǐng)域中的人工晶體和晶體生長(zhǎng)領(lǐng)域， 尤其涉及一種飛秒脈沖激光晶體摻鐿鴨酸釔鋰及其制備方法。
背景技術(shù)：
固體激光工作物質(zhì)由基質(zhì)材料和激活離子組成，其各種物理和化學(xué)性 質(zhì)主要由基質(zhì)材料決定，而其光譜特性和熒光壽命等則由激活離子的能級(jí)
結(jié)構(gòu)決定。自1960年，研制成功人造紅寶石脈沖激光器以來(lái)，迄今為止， 已發(fā)現(xiàn)了數(shù)百種激光晶體，但因各種原因，能真正得到實(shí)際應(yīng)用的激光晶 體只有十來(lái)種。
目前，應(yīng)用最廣泛的激光晶體是摻釹離子的釔鋁石榴石(YAG)晶體， 其具有較好的各種物理和化學(xué)性能，且易于生長(zhǎng)出高光學(xué)質(zhì)量、大尺寸的 優(yōu)質(zhì)晶體。但它存在著吸收譜線窄，不適宜于用LD來(lái)進(jìn)行泵浦的缺點(diǎn)，而 LD泵浦將是今后激光泵浦源的發(fā)展方向。
目前國(guó)內(nèi)外都在積極尋找各種物理、化學(xué)性能和機(jī)械性能優(yōu)異，且易于 生長(zhǎng)出高光學(xué)質(zhì)量、大尺寸的優(yōu)質(zhì)激光晶體材料，而且該晶體要適合于LD 泵浦。
Yb3+的電子構(gòu)型為4f13，摻Y(jié)b3+的激光晶體僅有兩個(gè)電子態(tài)一基態(tài)乍7/2 和激發(fā)態(tài)乍5/2，上下能級(jí)各有三個(gè)和四個(gè)子能級(jí)。由于不存在任何其他的激 發(fā)態(tài)能級(jí)，所以Yb3+激光晶體沒(méi)有能級(jí)上轉(zhuǎn)換、激發(fā)態(tài)吸收和馳豫振蕩等激 光能量損耗。激光過(guò)程發(fā)生在激發(fā)態(tài)卞5/2最低的Stark能級(jí)和下能級(jí)2F7/2 的子能級(jí)之間，形成了準(zhǔn)三能級(jí)的激光運(yùn)行機(jī)制。由于Yb離子不存在上轉(zhuǎn) 換和激發(fā)態(tài)吸收，提高了效率，具有很高的光-光轉(zhuǎn)效率，而且揍Yb"的激光材料的吸收峰在970nm附近，能與InGaAs激光二極管泵浦波長(zhǎng)(900 1100nm)有效的耦合，所以摻Y(jié)b3+的晶體被視為發(fā)展高功率激光的一個(gè)主要 途徑。由于摻Y(jié)b3+激光晶體，特別是在無(wú)序的鎢鉬酸鹽與硅酸鹽晶體，具有 較寬的發(fā)射帶與發(fā)射線寬，可用于支持飛秒鎖模脈沖激光器的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種飛秒脈沖激光晶體摻鐿鎢酸釔鋰它能夠直 接使用LD泵浦的、具有較高轉(zhuǎn)換效率的激光晶體材料。
本發(fā)明另一 目的是提供飛秒脈沖激光晶體摻鐿鎢酸釔鋰的制備方法。 本發(fā)明的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明的Yb3+:P-LiY(W04)2晶體屬于
單斜晶系。在該晶體中，YbS+離子與Y^離子半徑相近，可高濃度摻入基質(zhì)
晶體而不發(fā)生濃度猝滅，因此該晶體的激活離子濃度很高，可達(dá)100%,可
有效吸收泵浦源的能量，提高激光晶體的光-光轉(zhuǎn)換效率。因此，該晶體特
別適合用作全固態(tài)微片激光器和微型激光器。
飛秒脈沖激光晶體摻鐿鎢酸釔鋰及其制備方法其發(fā)明的P-摻鐿鎢酸 釔鋰晶體是一種非同成分熔化的化合物，可采用熔鹽法(高溫頂部籽晶法)， 以摩爾比60-90。/。的Li2W2O7為助熔劑，在700-900。C區(qū)間，以0.5-l。C/天的 降溫速率，生長(zhǎng)周期為30天左右生長(zhǎng)出了高質(zhì)量、大尺寸的 Yb3+:(3-LiY(W04)2晶體。所用原料為Y20jtlYb203 (純度99.99%,中科 院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所)、Li2C03 (純度99.95%,中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試 劑公司)、W03 (純度99.5%，上海試劑總廠)，生長(zhǎng)是在鉑金坩鍋中、空氣
氣氛下進(jìn)行，晶體生長(zhǎng)的參數(shù)為生長(zhǎng)溫度90(Tc左右，降溫速率為o.5-rc/
天，晶體轉(zhuǎn)速為15 20轉(zhuǎn)/分鐘，生長(zhǎng)出了高質(zhì)量的Yb3+:(3-LiY(W(〕4)2晶體。 將熔鹽法生長(zhǎng)出的晶體用XRD—粉末衍射儀進(jìn)行表征，并經(jīng)元素分析，
其表明所生長(zhǎng)的晶體為Yb3+:p-LiY(W04)2晶體，屬于單斜晶系，晶胞參數(shù)
為"=5.002 A, 6 = 5.795 A，c= 10.004 A， 〃=94.27。。將生長(zhǎng)出的Yb3+:(3-LiY(W04)2晶體，進(jìn)行吸收光譜、熒光光譜及熒光 壽命等的分析測(cè)試，結(jié)果表明該晶體在978nm處有一強(qiáng)的吸收峰，吸收 系數(shù)為11.7ciif'，半峰寬7.0nm，吸收截面2.33 X l(T2Gcm2，適合于采用InGaAs 半導(dǎo)體激光來(lái)進(jìn)行泵浦，有利于激光晶體對(duì)泵浦光的吸收，提高泵浦效率； 另外，其在波長(zhǎng)1003.4, 1032.6和1059.9 nm有強(qiáng)的熒光發(fā)射峰，發(fā)射躍遷 截面為2.52, Xl(T2C)cm2，可產(chǎn)生930-1080 nm波長(zhǎng)的激光輸出，熒光壽命 為756 pS、高激活離子濃度(甚至100%)、大的吸收和發(fā)射躍遷截面有利 于器件輸出功率和輸出能量的提高。因此，Yb3+:p-LiY(W04)2晶體能得到較 大的輸出，是一種高轉(zhuǎn)換效率、低成本、高光學(xué)質(zhì)量和有實(shí)際應(yīng)用前景及 使用價(jià)值的激光晶體。
本發(fā)明的技術(shù)效果是發(fā)明的Yb3+:P-LiY(W04)2晶體可用熔鹽法非常容 易地生長(zhǎng)出質(zhì)量?jī)?yōu)良的晶體，晶體硬度為5-6，硬度適中，便于加工；有優(yōu) 良的光學(xué)特性，很容易用LD泵浦獲得線性偏振激光輸出，激光輸出波長(zhǎng)為 930-1080nm，該晶體可作為一種較好的飛秒脈沖激光晶體。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1.熔鹽法(高溫頂部籽晶法)生長(zhǎng)Yb3+:P-LiY(W04)2激光晶 體采用熔鹽法(高溫頂部籽晶法)，以摩爾比75%的1^\^207為助熔劑，在 800-890。C區(qū)間，以0.5-l。C/天的降溫速率，生長(zhǎng)周期為34天左右生長(zhǎng)出了 高質(zhì)量、大尺寸2.0x1.2x0.6 cm3的Yb3+:p-LiY(W04)2晶體
實(shí)施例2.熔鹽法(高溫頂部籽晶法)生長(zhǎng)Yb,(3-LiY(W04)2激光晶 體采用熔鹽法(高溫頂部籽晶法)，以摩爾比85。/。的Li2W207為助熔齊lJ，在 800-880。C區(qū)間，以0.5-l。C沃的降溫速率，生長(zhǎng)周期為28天左右生長(zhǎng)出了 高質(zhì)量、大尺寸1.5x1.0x0.4 cm3的Yb3+:(3-LiY(W04)2晶體。
權(quán)利要求
1、一種飛秒脈沖激光晶體摻鐿鎢酸釔鋰，其特征在于該晶體的分子式為Yb3+:β-LiY(WO4)2，屬于單斜晶系，晶胞參數(shù)為 id="icf0001" file="A2008101069210002C1.tif" wi="23" he="5" top= "36" left = "134" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/> id="icf0002" file="A2008101069210002C2.tif" wi="23" he="5" top= "36" left = "159" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/> id="icf0003" file="A2008101069210002C3.tif" wi="26" he="4" top= "48" left = "22" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>β＝94.27°。
2、 如權(quán)利要求1所述的飛秒脈沖激光晶體摻鐿鎢酸釔鋰，其特征在于在該晶體中，Y^+離子與￥3+離子半徑相近，可高濃度摻入該基質(zhì)晶體中而 不發(fā)生濃度猝滅。
3、 一種權(quán)利要求1的飛秒脈沖激光晶體摻鐿鎢酸釔鋰的制備方法， 其特征在于該晶體采用熔鹽法，以摩爾比70-90 %的1^2\￥207為助熔劑， 在750-800。C區(qū)間，以0.5-rC/天的降溫速率，生長(zhǎng)周期為30天左右生長(zhǎng)出 了高質(zhì)量、大尺寸的Yb3+:(3-LiY(W04)2晶體。
4、 一種權(quán)利要求1的飛秒脈沖激光晶體摻鐿鎢酸釔鋰的制備方法， 其特征在于DSC測(cè)定其相變變溫度為790、3、，非同成份熔化，可采用 熔鹽法生長(zhǎng)出大尺寸、高質(zhì)量的Yb3+:(3-LiY(W04)2晶體。
5、 一種權(quán)利要求1的飛秒脈沖激光晶體摻鐿鎢酸釔鋰的用途，其特征 在于該晶體用于固體激光器中作為激光工作物質(zhì)，使用激光二極管作為泵 浦源，激發(fā)產(chǎn)生930-1080 nm波長(zhǎng)的激光輸出。
全文摘要
一種飛秒脈沖激光晶體摻鐿鎢酸釔鋰及其制備方法。其特征在于采用熔鹽法以摩爾比70-90％的Li₂W₂O₇為助熔劑，在750-800℃區(qū)間，以0.5-1℃/天的降溫速率，生長(zhǎng)周期為30天左右生長(zhǎng)出了高質(zhì)量、大尺寸的Yb³⁺:β-LiY(WO₄)₂晶體。該晶體特別適合用作微片激光晶體和微型激光器。用該晶體制成的固體激光器可用于光譜學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、軍事等諸多領(lǐng)域中。
文檔編號(hào)H01S3/16GK101319396SQ20081010692
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月16日
發(fā)明者黃新陽(yáng) 申請(qǐng)人:黃新陽(yáng)