面向0.95～1.65微米全固体激光器的近红外铋钽双掺激光晶体制造技术

本发明专利技术公开了一种面向0.95～1.65微米全固体激光器的近红外铋钽双掺激光晶体，涉及近红外激光增益材料领域，该激光晶体中，铋离子作为激活离子，钽离子具有双重作用，一方面，既可作为铋离子的电荷补偿离子，使得铋离子有效发射0.95～1.65微米荧光，另一方面，又可作为铋离子之间的隔断离子，打破铋离子团簇，有利于晶体的近红外发光，实现增强荧光输出，降低激光阈值和提高激光效率。该激光晶体可以用于0.95～1.65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。

【技术实现步骤摘要】
面向0.95～1.65微米全固体激光器的近红外铋钽双掺激光晶体
本专利技术涉及激光晶体增益材料
，具体涉及一种面向0.95～1.65微米全固体激光器的近红外铋钽双掺激光晶体。
技术介绍
0.95～1.65微米波段激光在通讯、大气污染监控、传感、医疗、工程控制、遥感、激光雷达等民用和军用领域具有等领域具有广泛的应用前景。在众多发光离子中，铋离子是实现0.95～1.65微米超宽波段激光输出的有效离子之一。目前国内外，对于铋离子在0.95～1.65微米波段的发光研究主要集中在玻璃光纤介质中，面向的运用领域是光纤通讯，而在晶体材料中的研究比较少，目前已有的基质晶体材料有：BaF2、Ba2B5O9Cl、Ba2P2O7、BiLa1.4Ca0.6O4.2、LiNbO3等晶体，虽然能够探测到该波段的荧光发射，但是依然存在这样的问题：0.95～1.65微米波段荧光发射效率低、可见光发光竞争强导致0.95～1.65微米波段发光弱、铋离子发光机理不清晰等。综上所述，目前基于铋离子掺杂激光晶体实现0.95～1.65微米激光输出仍难以被广泛应用，通过分析其主要原因在于：铋离子价态多导致0.95～1.65微米波段荧光发射效率低。主要表现在以下几个方面：(i)二价铋离子可见光发光，减弱铋离子0.95～1.65微米波段荧光发射；(ii)三价铋离子蓝绿波段发光，减弱铋离子0.95～1.65微米波段荧光发射；(iii)铋离子团簇效应，出现荧光猝灭，减弱铋离子0.95～1.65微米波段荧光发射。因此，研究面向0.95～1.65微米全固体激光器的近红外铋钽双掺激光晶体对发展0.95～1.65微米的激光输出具有重要意义。目前，国内外未见有铋钽双掺激光晶体作为0.95～1.65微米中红外激光晶体的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种面向0.95～1.65微米全固体激光器的近红外铋钽双掺激光晶体，该晶体可以实现0.95～1.65微米的激光输出，在通讯、医疗、科研及军事等领域有着重要的应用前景。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种面向0.95～1.65微米全固体激光器的近红外铋钽双掺激光晶体，所述的激光晶体包括基质材料和掺杂离子，其中，所述的掺杂离子为铋离子和钽离子共掺杂，其中，所述的铋离子作为激活离子，所述的钽离子既作为所述的铋离子的电荷补偿离子，又作为所述的铋离子团簇的隔断离子。进一步地，所述的铋离子的掺杂浓度范围为：0.1～50mol％，所述的钽离子的掺杂浓度范围为：0.1～20mol％。进一步地，所述的基质材料为Y3Al5O12、Lu3Al5O12、Al2O3、Lu2O3、Y2O3、YAlO3、LuAlO3、YVO4、LuVO4、GdVO4、SrGdGa3O7、SrLaGa3O7、CaYAlO4、CaGdAlO4、Y3Sc2Ga3O12和Gd3Sc2Ga3O12的一种。进一步地，所述的激光晶体用于实现0.95～1.65微米波段全固态激光输出。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：本专利技术首次提出通过钽离子共掺来电荷平衡铋离子和打破铋团簇的技术方案，达到同时增强铋离子0.95～1.65微米波段荧光发射的目的，进而提高铋离子激活近红外激光晶体的激光输出效率。附图说明图1是铋钽双掺YAP和铋单掺YAP的荧光光谱图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一本实施例公开了一种面向0.95～1.65微米全固体激光器的近红外铋钽双掺激光晶体，其中，铋离子作为激活离子，能够发出0.95～1.65微米的荧光；钽离子具有双重作用，一方面，既可作为铋离子的电荷补偿离子，使得铋离子有效发射0.95～1.65微米荧光，另一方面，又可作为铋离子之间的隔断离子，打破铋离子团簇，有利于晶体的近红外发光，实现增强荧光输出，降低激光阈值和提高激光效率。此类晶体中，铋离子的掺杂浓度范围为：0.1～50mol％，钽离子的掺杂浓度范围为：0.1～20mol％。该类晶体基质材料包括Y3Al5O12、Lu3Al5O12、Al2O3、Lu2O3、Y2O3、YAlO3、LuAlO3、YVO4、LuVO4、GdVO4、SrGdGa3O7、SrLaGa3O7、CaYAlO4、CaGdAlO4、Y3Sc2Ga3O12、和Gd3Sc2Ga3O12。本实施例中公开的新型高效近红外铋钽双掺激光晶体能够用于实现0.95～1.65微米波段激光输出。实施例二本实施例中选用纯度大于99.999％的原料Y2O3、Al2O3、Bi2O3和Ta2O5，采用提拉法进行晶体生长，成功生长了铋钽双掺YAP近红外激光晶体，其中铋离子的掺杂浓度为1mol％，钽离子的掺杂浓度为1mol％。成功生长晶体后，加工尺寸为4×4×1mm3的样品进行光谱测试，在800nmLD激发下，成功测试到0.95～1.65微米近红外荧光发射光谱曲线，结果如图1所示，验证了铋离子的近红外发光特性。同时，采用提拉法成功生长了铋离子单掺的YAP晶体，其中铋离子的掺杂浓度为1mol％，同样对其进行光谱性能测试，测试了该晶体的0.95～1.65微米中红外荧光发射光谱曲线，并且与铋钽双掺YAP晶体进行对比，结果如图1所示，可以看出，钽离子的掺入，能够有效地增强晶体的0.95～1.65微米近红外荧光发射。这是国际上首次在铋离子激活YAP激光晶体上直接LD激发产生增强的0.95～1.65微米波段荧光发射，具有重要的研究价值和应用前景。同时也表明：铋钽双掺新型近红外激光晶体有望成为一种既适合LD泵浦，又具备高效0.95～1.65微米荧光发射的新型中红外激光增益材料，实现高效的激光输出。综上所述，本专利技术首次提出了通过在铋离子激活晶体中共掺具有电荷平衡作用和打破铋团簇的钽离子的技术方案，实现了晶体的有效泵浦和增强0.95～1.65微米荧光发射的双层目的。上述实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向0.95～1.65微米全固体激光器的近红外铋钽双掺激光晶体，其特征在于，所述的激光晶体包括基质材料和掺杂离子，其中，所述的掺杂离子为铋离子和钽离子共掺杂，其中，所述的铋离子作为激活离子，所述的钽离子既作为所述的铋离子的电荷补偿离子，又作为所述的铋离子团簇的隔断离子。

【技术特征摘要】
1.一种面向0.95～1.65微米全固体激光器的近红外铋钽双掺激光晶体，其特征在于，所述的激光晶体包括基质材料和掺杂离子，其中，所述的掺杂离子为铋离子和钽离子共掺杂，其中，所述的铋离子作为激活离子，所述的钽离子既作为所述的铋离子的电荷补偿离子，又作为所述的铋离子团簇的隔断离子。2.根据权利要求1所述的面向0.95～1.65微米全固体激光器的近红外铋钽双掺激光晶体，其特征在于，所述的铋离子的掺杂浓度范围为：0.1～50mol％，所述的钽离子的掺杂浓度范围为：0.1～20mol％。3.根据权利要求1所述的面向0...

【专利技术属性】
技术研发人员：张沛雄，陈楠，陈振强，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44