專利名稱：摻釹七鉬酸四鑭鈉激光晶體制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于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 是涉及一種作為固態(tài)激光器中的工作物質(zhì)的激光晶體材料。
背景技術(shù)：
激光晶體是固體激光器的工作物質(zhì)，它是指以晶體為基質(zhì)，通過分立的發(fā) 光中心吸收泵浦光能量并將其轉(zhuǎn)化為激光輸出的發(fā)光材料。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，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。 釹離子由于具有較好的光譜性能，廣泛地被用作激活離子。摻釹七鉬酸四鑭鈉 激光晶體及其制備方法，其發(fā)明的目的就在于研制一種新的激光晶體，能夠直 接使用閃光燈和LD泵浦的，具有較高轉(zhuǎn)換效率能發(fā)射1060nm和900nm左右激
光的晶體材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于研制一種具有較高轉(zhuǎn)換效率的能夠直接使用閃光燈和LD泵浦的，具有較高轉(zhuǎn)換效率的激光晶體材料。N(P:Na2La4(Mo04)7晶體屬于 四方晶系。其中釹離子是作為摻雜離子，取代鑭離子的晶格位置，釹的摻雜濃 度在0.531.%~153^%之間，熒光壽命(T)為0.1 0.2ms，其熒光壽命是釹離子濃 度的函數(shù)，可根據(jù)不同的需要摻入不同濃度的釹離子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其可輸出 1060nm和卯0nm波長(zhǎng)的激光，可作為激光晶體。
Nd3+: Na2La4(Mo04)7晶體是一種同成分熔化的化合物，是采用提拉法生長(zhǎng)出 的，按化學(xué)反應(yīng)式Na2C03+2La203+7Mo03=Na2La4(Mo04)7+C02的比例進(jìn)行 稱樣、混合、壓片、燒結(jié)，而Nd203則按所需濃度加入。所用原料為
藥品名純度廠家
Nd20399.999%中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所
La20399.9990/o中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所
Na2C0399.95%上海虹光化工廠
Mo0399.99%國(guó)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑公司
其主要生長(zhǎng)條件如下生長(zhǎng)是在鉑金坩鍋中、富氧氣氛(如空氣等)下進(jìn)
行，晶體生長(zhǎng)的參數(shù)為生長(zhǎng)溫度1163°C，提升速度為0.5~2.0毫米/小時(shí)，晶體 轉(zhuǎn)速10~30轉(zhuǎn)/分鐘，生長(zhǎng)出了高質(zhì)量的Nd3+: Na2La4(Mo04)7晶體。
將生長(zhǎng)出的Nd3+:Na2La4(M004)7晶體,在粉末衍射儀上進(jìn)行了衍射數(shù)據(jù)的收 集，結(jié)構(gòu)分析表明，其屬于四方晶系，晶胞參數(shù)為a=b=5.35A， c=11.76A， V=336.60A3，密度4.85g/cm3， Nd"離子作為摻雜離子，其摻雜濃度在0.05 at-15 at^。之間。
將生長(zhǎng)出的Nd3、 Na2La4(Mo04)7晶體定向后，進(jìn)行偏振吸收光譜、偏振熒 光光譜及熒光壽命等的分析測(cè)試，結(jié)果表明摻2.24at.% Nc^+離子的 Nf+:Na2La4(Mo04)晶體的主吸收峰分別在806 nm (兀偏振)和807 nm (a偏振)，半峰寬(FWHM)分別為13.1 nm (兀偏振)和15.9 nm (cj偏振)，吸收截面為 3.81Xl(T2()cm2 (tt偏振)和2.76X10^cm2 (cj偏振)，其在主吸收峰處較大的半 峰寬，適合于采用AlGaAs半導(dǎo)體激光來泵浦，有利于激光晶體對(duì)泵浦光的吸收， 提高泵浦效率。該晶體在850nm-1400nm波段有三個(gè)非常寬的發(fā)射帶，在1060 nm處發(fā)射峰的半峰寬為14.2 nm (兀偏振)和14.5 nm (cj偏振)，發(fā)射躍遷截面 6.9Xl(T2()cm2 (7u偏振)和4.9X 1(T2Q cm2 (a偏振)，熒光壽命為150.3(is，因?yàn)?熒光壽命長(zhǎng)的晶體能在上能級(jí)積累更多的粒子，增加了儲(chǔ)能，有利于器件輸出 功率和輸出能量的提高。因此，Nd^N32La4(Mo04)7晶體能得到較大功率的激光 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。
NdS+:Na2La4(Mo04)7晶體可用提拉法非常容易地生長(zhǎng)出質(zhì)量?jī)?yōu)良的晶體，生 長(zhǎng)速度快；晶體的維氏硬度為291 VDH，硬度適中，便于加工；具有良好的導(dǎo) 熱性能；有優(yōu)良的光學(xué)特性；很容易用閃光燈泵浦和LD泵浦獲得激光輸出，激 光輸出波長(zhǎng)為1060和900 nm，該晶體可作為一種較好的激光晶體。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例提拉法生長(zhǎng)摻雜濃度為2.24a"/。NdS+的Nd3+: Na2La4(Mo04)7激光晶體。 將按配比準(zhǔn)確稱量好的Na2C03、 La203、 Mo03、 Nd203混合研磨均勻，壓 片后，放入0)80X80mn^的剛玉坩鍋中，在馬弗爐中于650°C固相反應(yīng)24小時(shí)； 取出后，重新研磨壓片再升溫至850'C反應(yīng)24小時(shí)。將合成好的以上樣品放入 O45X40 mm3的鉑金坩鍋中，采用提拉法，在空氣氣氛中，生長(zhǎng)溫度為1163°C， 晶體轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/分鐘，拉速為1毫米/小時(shí)的情況下，生長(zhǎng)出了尺寸為$25X 25 mm3的高質(zhì)量的Nd3+: Na2La4(Mo04)7晶體。經(jīng)ICP測(cè)試表明晶體中Nc^+離子 含量為2.24at.%。
權(quán)利要求
1. 一種摻釹七鉬酸四鑭鈉激光晶體，其特征在于該晶體的分子式為Nd3+:Na2La4(MoO4)7，屬于四方晶系，其單胞參數(shù)為密度4.85g/cm3，Nd3+離子作為摻雜離子，其摻雜濃度在0.05at-15at％之間。
2. —種權(quán)利要求1的摻釹七鉬酸四鑭鈉激光晶體的制備方法，其特征在于 該晶體采用提拉法生長(zhǎng)，以1^203、 Na2C03、 Mo03和Nd203為原料，晶 體生長(zhǎng)的參數(shù)為生長(zhǎng)溫度1163。C，提升速度為0.5 2.0毫米/小時(shí)，晶體轉(zhuǎn) 速為10~30轉(zhuǎn)/分鐘。
3. —種權(quán)利要求1的摻釹七鉬酸四鑭鈉激光晶體的用途，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)，產(chǎn)生1060 nm和900 nm波長(zhǎng)的 激光輸出。
全文摘要
摻釹七鉬酸四鑭鈉激光晶體及其制備方法，涉及人工晶體領(lǐng)域。采用提拉法，生長(zhǎng)溫度1163℃，提升速度為0.5～2.0毫米/小時(shí)，晶體轉(zhuǎn)速為10～30轉(zhuǎn)/分鐘。生長(zhǎng)出了高光學(xué)質(zhì)量、較大尺寸的Nd³⁺∶Na₂La₄(MoO₄)₇晶體。該晶體屬四方晶系，光譜分析表明，該晶體具有寬的吸收峰和強(qiáng)的熒光發(fā)射峰，適合于采用LD泵浦，可作為激光晶體，產(chǎn)生1060nm和900nm波長(zhǎng)的激光輸出。
文檔編號(hào)C30B29/10GK101457400SQ20071000997
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者張莉珍, 林州斌, 王國(guó)富, 旺 趙 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所