專利名稱：摻釹鉬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)明涉及人工晶體及其生長領域，尤其是涉及一種作為固態(tài)激光器中的工作物質的激光晶體材料。
背景技術：
激光晶體是固體激光器的工作物質，它是指以晶體為基質，通過分立的發(fā)光中心吸收泵浦光能量并將其轉化為激光輸出的發(fā)光材料。固體激光工作物質由基質材料和激活離子組成，其各種物理和化學性質主要由基質材料決定，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量、大尺寸的優(yōu)質晶體。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量、大尺寸并適合于LD泵浦的優(yōu)質激光晶體材料。摻釹鉬酸釓鋰激光晶體及其制備方法和用途，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，具有較高轉換效率的激光晶體材料。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就在于研制一種新的激光晶體Nd3+:LiGd(MoO4)2，能夠直接使用閃光燈和LD泵浦的，具有較高轉換效率的激光晶體材料。
Nd3+:LiGd(MoO4)2晶體屬于四方晶系，具有I4(1)/a(C4h6)空間群結構。其中釹離子是作為摻雜離子，取代釓離子的晶格位置，釹的摻雜濃度在0.5at.％～15at.％之間，熒光壽命(τ)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。實驗結果表明其可輸出1.06和0.9μm左右波長的激光，可作為激光晶體。
Nd3+:LiGd(MoO4)2晶體是一種同成分熔化的化合物，是采用提拉法生長出的，按化學反應式的比例進行稱樣、混合、壓片，而Nd2O3則按所需濃度加入。所用原料為

其主要生長條件如下生長是在白金坩鍋中、富氧氣體(如空氣等)氣氛下進行，晶體生長的參數(shù)為生長溫度1030-1035℃左右，提升速度為0.5～1.0毫米/小時，晶體轉速20～55轉/分鐘，生長出了高質量的Nd3+:LiGd(MoO4)2晶體。
將生長出的Nd3+:LiGd(MoO4)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(1)/a(C4h6)，晶胞參數(shù)為a＝b＝5.20，c＝11.32，V＝306.93，密度5.44g/cm3。
將生長出的Nd3+:LiGd(MoO4)2晶體，進行吸收光譜、熒光光譜及熒光壽命等的分析測試，結果表明摻4.1at.％Nd3+離子的Nd3+:LiGd(MoO4)2晶體的主吸收峰在804nm，其半峰寬為12nm，吸收躍遷截面為9.17×10-20cm2，在804nm處較大的半峰寬非常適合于采用AsGaAl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-1400nm波段有三個非常寬的發(fā)射帶，其中峰中心在1070nm處發(fā)射峰的半峰寬(FWHM)為14nm，熒光壽命為0.106ms，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，Nd3+:LiGd(MoO4)2晶體能得到較大功率的激光輸出，是一種高轉換效率、低成本、高光學質量和有實際應用前景及使用價值的激光晶體。
Nd3+:LiGd(MoO4)2晶體可用提拉法非常容易地生長出質量優(yōu)良的晶體，生長速度快，晶體質地堅硬，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。
具體實施例方式
實施例1提拉法生長摻雜濃度為1.0at.％Nd3+的Nd3+:LiGd(MoO4)2激光晶體。
將按配比準確稱量好的Li2CO3、Gd2O3、MoO3、Nd2O3混合研磨均勻，壓片后，放入φ60×40mm3的白金坩鍋中，在馬弗爐中于700℃固相反應24小時；取出后，重新研磨壓片再升溫至800℃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1035℃、晶體轉速為38轉/分鐘，拉速為0.5毫米/小時的情況下，生長出了尺寸為25×20×20mm3的高質量的Nd3+含量為1.0at.％的Nd3+:LiGd(MoO4)2晶體。
權利要求
1.一種摻釹鉬酸釓鋰激光晶體，其特征在于該晶體的分子式為LiGd(MoO4)2，屬于四方晶系，空間群為I4(1)/a(C4h6)，晶胞參數(shù)為a＝b＝5.20，c＝11.32，V＝306.093，Dc＝5.44g/cm3。
2.如權利要求1所述的激光晶體，其特征在于該晶體中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0.5at.-15at.％之間。
3.一種權利要求1的激光晶體的制備方法，其特征在于該晶體采用提拉法生長，以Gd2O3、Li2CO3、MoO3和Nd2O3為原料，按化學反應式的比例稱樣、混合、壓片，而Nd2O3則按所需濃度加入，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1030-1035℃左右，提升速度為0.5～1.0毫米/小時，晶體轉速為20～55轉/分鐘。
4.一種權利要求1的激光晶體的用途，其特征在于該晶體用于固體激光器中作為激光工作物質，使用閃光燈或激光二極管(LD)作為泵浦源，激發(fā)產生1.06和0.9μm左右波長的激光輸出。
5.如權利要求4所述的激光晶體的用途，其特征在于用該晶體制成的固體激光器用于光譜學、生物醫(yī)學、軍事領域中。
全文摘要
摻釹鉬酸釓鋰激光晶體及其制備方法和用途涉及人工晶體領域。采用提拉法，在1035℃左右，以20－55轉/分鐘的晶體轉速，0.5－1毫米/小時的拉速，生長出了高質量、較大尺寸的Nd
文檔編號H01S3/16GK1837421SQ20051006399
公開日2006年9月27日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權日2005年3月25日
發(fā)明者王國富, 黃新陽, 林州斌, 胡祖樹 申請人:中國科學院福建物質結構研究所