專利名稱：摻釹鎢酸釓鋰激光晶體及其制備方法和用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種激光晶體，尤其涉及一種摻釹鎢酸釓鋰激光晶體及其制備 方法和用途。
背景技術：
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結構決定。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，能真正得到實際應用的激光晶體只有十來種。
目前，應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性能，且易于生長出高光學質(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來進行泵浦的缺點，而LD泵浦 將是今后激光泵浦源的發(fā)展方向。
目前國內(nèi)外都在積極尋找各種物理、化學性能和機械性能優(yōu)異，且易于生 長出高光學質(zhì)量、大尺寸并適合于LD泵浦的優(yōu)質(zhì)激光晶體材料。釹離子是使 用較為廣泛的激活離子，其吸收帶寬且與InGaAlLD泵浦源有效耦合,非常適 合LD泵浦。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種摻釹鎢酸釓鋰激光晶體及其制備方法和用 途，該摻釹鎢酸釓鋰激光晶體能夠直接使用閃光燈和LD泵浦的，具有較高轉(zhuǎn)換效率的激光晶體材料。
本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，其特征是分子式為LiGd(W04)2，屬于四方晶系， 空間群為I4(l)/a(C4b6)，晶胞參數(shù)為a=b=5.1896A， c=11.2652A， V=303.39A3， D^7.22g/cm Ndh離子作為激光激活離子，摻雜于晶體中，取代晶體中Gtf+離 子的晶格位置，其摻雜濃度在0-100波％。
本發(fā)明所述的一種摻釹鎢酸釓鋰激光晶體，制備方法為采用提拉法生長， 以Gd203、 Li2C03、 W03和Nd203為原料，按化學反應式Li2C03+Gd203+2 W0^2LiGd(W04)2+C02的摩爾比例稱樣、混合、壓片，而Nd2O3則按0-100%摩 爾濃度加入，在白金坩鍋中，富氧氣氛下提拉牛長出晶體，晶體生長的參數(shù)為 生長溫度1020-106(TC，提升速度為0.5~1.0毫米/小時，晶體轉(zhuǎn)速為20 55轉(zhuǎn)/分 鐘。
本發(fā)明所述的一種摻釹鎢酸釓鋰激光晶體，制備方法為采用熔鹽法，以摩 爾比50-80%的1^2\^207為助熔劑，在溫度為950-814'C下，以0.5-lGC/天的降溫 速率，生長周期為15-30天生長出NcP:LiGd(WO4)2晶體。
本發(fā)明所述的一種摻釹鎢酸釓鋰激光晶體用于光譜學、生物醫(yī)學、軍事領 域中，尤其運用在用于固體激光器中作為激光工作物質(zhì)，使用閃光燈或激光二 極管作為泵浦源，激發(fā)產(chǎn)生1.06和0.87-0.93nm波長的激光輸出。
將生長出的Nd3+:LiGd(W04)2晶體，在四圓衍射儀上進行了衍射數(shù)據(jù)的收 集，結構分析表明，其屬于四方晶系，空間群為I4(l)/a(Qh6)，晶胞參數(shù)為 fl咖5.1896A,c:l 1.2652 A， Z=2,問03.39 A3， D =7.222 g/cm3。
將生長出的N,:LiGd(W04)2晶體，進行吸收光譜、熒光光譜及熒光壽命 等的分析測試，結果表明Nd3+iiGd(W04)2晶體的主吸收峰在806nm附近， 其半峰寬為10-15 nm，吸收躍遷截面為5.19X10-2Qcm2，在804nrn處較大的半峰寬非常適合于采用InGaAl半導體激光來進行泵浦，有利于激光晶體對泵浦 光的吸收，提高泵浦效率。其在850nm-1400mn處有三個非常寬的發(fā)射帶，其 中發(fā)身寸峰為1068nm的半峰寬(FWHM)為20nm，熒光壽命為86 jis，因為熒 光壽命長的晶體能在上能級積累更多的粒子，增加了儲能，有利于器件輸出功 率和輸出能量的提高。因此，N,:LiGd(W04)2晶體能得到較大的輸出，是一 種高轉(zhuǎn)換效率、低成本、高光學質(zhì)量和有實際應用前景及使用價值的激光晶體。 本發(fā)明的技術效果是該方法生長出質(zhì)量優(yōu)良的晶體，生長速度快，晶體 質(zhì)地堅硬，具有良好的導熱性能，有優(yōu)良的光學特性，很容易用閃光燈泵浦和 LD泵浦獲得激光輸出，激光輸出波長為1.06和0.9 um左右，該晶體可作為 一種較好的激光晶體。
具體實施例方式
實施例l:
提拉法生長摻雜濃度為1.0at.Q/。Nd"的Nd"丄iGd(W04)2激光晶體。
將按配比準確稱量好的Li2C03、 La203、 Mo03、 Nd203混合研磨均勻， 壓片后，放入(l)45X50m^的白金坩鍋中，在馬弗爐中于70(TC固相反應24 小時；取出后，重新研磨壓片再升溫至80(TC反應48小時。將合成好的以 上樣品放入白金坩鍋中，采用提拉法，在空氣氣氛中，生長溫度為1057 °C、 晶體轉(zhuǎn)速為10-60轉(zhuǎn)/分鐘，拉速為0. 3-0. 5毫米/小時的情況下，生長出了 尺寸為25X20X20腿3的高質(zhì)量的N(P+含量為1.0at.。/。的Nd3+:LiGd(W04)2 晶體。 實施例2
熔鹽法(高溫頂部籽晶法)生長Ntf+:LiGd(W04)2激光晶體
采用熔鹽法(高溫頂部籽晶法)，以摩爾比60%的！^2百207為助熔齊1」，在840-814。C區(qū)間，以0.5-1 。C/天的降溫速率，生長周期為20天左右生長出 了高質(zhì)量、大尺寸2.5x2.9x1.8 cm3的Nd3+iiGd(W04)22晶體 實施例3
提拉法生長Nd3+:LiGd(W04)2激光晶體。
將按配比準確稱量好的Li2C03、 W03、 Gd203、 Nd203混合研磨均勻，壓片 后，放入4)80X100mi^的剛玉坩鍋中，在馬弗爐中于70(TC固相反應2小時， 再升溫至900。C反應18小時。待冷卻至室溫后，將初次合成的原料再次研 磨均勻、壓片并再次置于馬弗爐中800。C燒結18小時。將合成好的以上多 晶原料放入提拉爐中，采用提拉法，生長溫度為1057。C左右、晶體轉(zhuǎn)速為30-40轉(zhuǎn)/分鐘，拉速為0.5-1毫米/小時的情況下，生長出了尺寸為^22X20醒3 的高質(zhì)量的Nd3+:LiGd(W04)24晶體。
權利要求
1、一種摻釹鎢酸釓鋰激光晶體，其特征是分子式為LiGd(WO4)2，屬于四方晶系，空間群為I4(1)/a(C4h6)，晶胞參數(shù)為a＝b＝5.1896 id="icf0001" file="A2009101860590002C1.tif" wi="5" he="4" top= "37" left = "149" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>c＝11.2652 id="icf0002" file="A2009101860590002C2.tif" wi="5" he="4" top= "37" left = "179" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>V＝303.39 id="icf0003" file="A2009101860590002C3.tif" wi="6" he="4" top= "49" left = "39" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>Dc＝7.22g/cm3，Nd3+離子作為激光激活離子，摻雜于晶體中，取代晶體中Gd3+離子的晶格位置，其摻雜濃度在0-100at.％。
2、 一種權利要求l所述的摻釹鎢酸釓鋰激光晶體的制備方法，其特征是采用提拉法生長，以Gd20s、 Li2C03、 W03和Nd203為原料，按化學反應式Li2C03+Gd203+2 W0^2LiGd(W04)2+C02的摩爾比例稱樣、混合、壓片，而 NcM^則按0-10(m摩爾濃度加入，在白金坩鍋中，富氧氣氛下提拉生長出晶體， 晶體生長的參數(shù)為生長溫度1020-106(TC，提升速度為0.5 1.0毫米/小時，晶體 轉(zhuǎn)速為20~55轉(zhuǎn)/分鐘。
3、 一種權利要求l所述的摻釹鎢酸釓鋰激光晶體的制備方法，其特征是采 用熔鹽法，以摩爾比50-80%的1^2百207為助熔劑，在溫度為950-814。C下，以0.5-10C/天的降溫速率，生長周期為15-30天生長出Nd^LiGd(WO4)2晶體。
4、 一種權利要求l所述的摻釹鎢酸釓鋰激光晶體的用途，其特征是用于光 譜學、生物醫(yī)學、軍事領域中，尤其運用在用于固體激光器中作為激光工作物 質(zhì)，使用閃光燈或激光二極管作為泵浦源，激發(fā)產(chǎn)生1.06和0.87-0.93iJm波長的 激光輸出。
全文摘要
一種摻釹鎢酸釓鋰激光晶體，其特征是分子式為LiGd(WO4)₂，屬于四方晶系，空間群為I4(1)/a(C_4h⁶)，晶胞參數(shù)為a＝b＝5.1896，c＝11.2652，V＝303.39³，D_c＝7.22g/cm³，Nd³⁺離子作為激光激活離子，摻雜于晶體中，取代晶體中Gd³⁺離子的晶格位置，其摻雜濃度在0-100at.％。該方法生長出質(zhì)量優(yōu)良的晶體，生長速度快，晶體質(zhì)地堅硬，具有良好的導熱性能，有優(yōu)良的光學特性，很容易用閃光燈泵浦和LD泵浦獲得激光輸出，激光輸出波長為1.06和0.9μm左右，該晶體可作為一種較好的激光晶體。
文檔編號C30B29/10GK101654808SQ200910186059
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權日2009年9月18日
發(fā)明者黃新陽 申請人:黃新陽