系列铒镱硼酸盐激光晶体，其分子式为Ｅｒ↓［１－ｘ］Ｙｂ↓［ｘ］Ｂａ↓［３］Ｂ↓［９］Ｏ↓［１８］（０＜ｘ＜１），是固溶体，可以根据需要任意改变掺杂量。该晶体具有很高的激活离子掺杂浓度，并且没有发光浓度猝灭现象，可大大地提高激光的发光效率。将该晶体用于薄片式半导体泵浦固体激光器，高浓度的激活离子和敏化离子的引入有利于降低晶体的厚度，提高功率并使得激光器件进一步小型化，更加紧凑。同时，晶体中Ｙｂ↑［３＋］敏化离子的引入使其能与目前常用的半导体激光泵浦相匹配，５０ｎｍ的宽吸收带宽也很好地降低了晶体对激光二极管（ＬＤ）泵浦控温精度的要求。晶体中的Ｅｒ↑［３＋］离子作为发光中心，其特征荧光非常尖锐。该晶体易于切割、研磨、抛光和保存，不溶于水，不潮解，适合制作薄片式半导体泵浦固体激光器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光晶体领域，尤其是涉及可以应用于固体激光器的系 列硼酸盐晶体、其生长方法以及用途。
技术介绍
薄片式半导体泵浦固体激光器被认为是近期来激光技术最著名的进 展之一，其性能远远超过采用传统棒状晶体设计的固体激光器。它是利 用激光二极管抽运，激光介质构型采用薄片，泵浦区尺寸远大于薄片厚 度，这样可以使抽运光为近平顶分布，热流就可以认为是沿薄片厚度方 向的一维分布，而在抽运区内沿径向的温度分布是均匀的。因此薄片激 光器大大降低了介质的热透镜效应和热致应力双折射，可以定标放大到 很高的平均功率。在工业、科研，军事和民用等领域显示出越来越巨大 的应用前景。许多激光工作物质如，Nd: YV04， Yb: YAG等被应用于薄片 式半导体泵浦固体激光器的研究。研究表明，降低激光晶体的厚度有利 于促进器件的小型化，提高紧凑程度，节省晶体材料以及利于散热。而 要想进一步降低薄片激光介质的厚度，同时要保证较高的功率和效率， 就要提高激光介质里面激活离子的浓度。以Er"离子为工作物质的激光器 在光通讯，医疗，测距等领域有重要应用。中国科学院物理研究所晶体 生长组在2004年报道了一系列同构的粉末相的硼酸盐化合物，参阅文献: Li, X. Z.; Wang, C.; Chen, X. L.; Li， H.; Jia, L. S.; Wu, L; Du Y. X.; Xu， Y. R Inorg. Chem. 2004， 43， 8555。随后对这一系列中的ErBa3B9018化合物进行了晶体生长和发光性质研究，发现它是一种有应用前景的激光晶体，参阅专利200710098764.9，但是要进一步提高Er3+离子的发光效率同时与 半导体激光泵浦相匹配需要引入敏化离子Yb3+。
技术实现思路
本专利技术的目的之 一 是提供 一 系列铒镱激光晶体 EivxYbxBa3B9O18(0<x<l)，该系列晶体空间群P63/m，不同层的激活离 子Er3+和敏化离子Yb"被B03基团和Ba离子隔开，间距为8.63A;同层激 活离子E,和敏化离子Yb^之间最小距离是7.19A，而在其它体系一般是 4A。因为能量转移速率与离子间距离关系非常密切，因此相对较大的RE 离子间距将不利于RE离子之间的能量转移。所以，在Eri.xYbxBa3B9018 中可能存在非常高浓度的RE离子浓度并且不发生浓度猝灭，同时Yb3」 离子的引入可以提高晶体的吸收效率，而且能很好的与半导体激光器泵 浦相匹配，具有很宽的吸收带宽(50nm)，因此对激光二极管(LD)泵 浦的控温精度要求也很低。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案本专利技术提供了一系列En.xYbxBa3B90i8((Kx〈l)激光晶体，其为六方晶 系，空间群为P63/m，晶胞参数为a=b=7.18 7.19 A; c = 16.88 16.97 A。本专利技术提供的系列Er"YbxBa3B90i8((Kx〈)激光晶体易于加工、不溶 于水且不潮解。其中，系列Er^YbxBa3B90i8((Kx〈)激光晶体均为单晶，其中 ErcuYbo.9Ba3B90i8精细加工成激光晶体器件后尺寸不小于6x6x2.315mm。 本专利技术的另一 目的是提供系列En《YbxBa3B9C^((Xx〈l)激光晶体的制备方法。本专利技术提供了 一种系列EiVxYbxBa3B9C^((Xx〈1 )激光晶体的制备方法，该方法采用熔体法进行系列Ei^YbxBa3B90w((Kx〈l)激光晶体的生 长。该熔体法包括提拉法、缓冷法等常规的熔体生长方法。本专利技术的系列Er^Yb3a3B90i8((Kx〈)激光晶体的熔体法之一优选 采用提拉法(Czochralski法)。其中，提拉法生长系列 Er^YbxBa3B90^(Xx〈l)激光晶体具体包括以下步骤1 MtEr203， Yb203， BaC03和H3B03按摩尔比(l-x): x: 3: 9.1混合均匀， 在80(TC-90(TC下多次烧结，g卩第一次烧结后，拿出来，再次均匀研磨， 并再次烧结，如此反复若干次，得到En《YbxBa3B90i8的纯料，将合成的 纯料在坩埚中熔化，熔化温度为1028°C-1032°C，并将熔体升温超过熔化 温度30-5(TC，保温使溶体完全熔化；2) 籽晶可以通过利用铂金丝接触熔体并缓慢降温得到；3) 下籽晶，使籽晶在熔体上方0.5-2.0cm处预热10-30分钟，然后使 籽晶接触熔体；4) 然后进行等径生长，其中拉速为0.02-1.0 mm/h，转速为10-50 rpm; 5 )生长达到所要求的尺寸后缓慢冷却，得到系列EiVxYbxBa3B90t8((Kx〈 1 )激光晶体。本专利技术另一种系列En《Yb3a3B9Ch8((Kx〈l)激光晶体的熔体法是采 用缓冷法，其具体包括以下步骤1 )将Er203, Yb203, BaC03和&803按摩尔比(l-x): x: 3: 9.1混合均匀， 在800。C-900。C下多次烧结，S口第一次烧结后，拿出来，再次均匀研磨， 并再次烧结，如此反复若干次，得到Er,.xYbxBa3B90,8的纯料，将合成的 纯料在坩埚中熔化，熔化温度为1028°C-1032°C，并将熔体升温超过熔化 温度30-5(TC，保温使溶体完全熔化；2)然后将熔体温度降低到熔体的凝固点(即混合物的熔化温度1028 °C-1032。C)附近，以0.01-0.2。C/h的速度将熔体的温度降低约1.5-3.0°C，这样从熔体表面至熔体内部几毫米处已经凝固，然后以3-6°C/h的速度降 温4-8小时，以确保凝固的部分结晶充分，最后以30-50。C/h的速度降温 到室温，获得系列ErkYb3a3B90,8((Xx〈l)激光晶体。其中，所述固相反应步骤包括将Er203, Yb203， BaC03和H3B03按摩 尔比(l-x): x: 3: 9.1混合均匀，在800°C-900°C下多次烧结，得到 Eri_xYbxBa3B9018的纯料。其中，所述原料的纯度均为99.99%。本专利技术的系列Er^YbxBa3B9C^((Kx〈l)激光晶体具有良好的光学、机 械和导热性能，较高的化学稳定性，而且易于生长。该晶体可以作为固 体激光器的工作物质，特别是用在薄片激光器的制作中，而且可以很好 地与目前的半导体激光二极管相泵浦而输出固体激光。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步地描述其中，附图1为Er(uYb().9Ba3B90i8晶体的粉末X射线衍射附图2为Era98Ybo.o2Ba3B9018晶体；附图3为ErtnYbo.9Ba3B90,8晶体；附图4为EraiYbQ.9Ba3B9018晶体的半宽高；附图5为EraiYb。.9Ba3B9018晶体的吸收光谱；附图6为EralYba9Ba3B9018晶体的发射光谱。具体实施例方式实施例1:系列En《Yb3a3B9C^晶体的提拉法生长将Er203，Yb203,BaC03和H3B03按摩尔比(l-x): x: 3: 9.1混合均匀，在 800。C-90(TC下多次烧结，即第一次烧结后，拿出来，再次均匀研磨， 并再次烧结，如此反复2-3次，或更多次，得到Er^YbxBa3B90i8的纯料。7原料的熔本文档来自技高网...
【技术保护点】
系列Ｅｒ↓［１－ｘ］Ｙｂ↓［ｘ］Ｂａ↓［３］Ｂ↓［９］Ｏ↓［１８］激光晶体，其为六方晶系，空间群Ｐ６↓［３］／ｍ，晶胞参数为ａ＝ｂ＝７．１８～７．１９＊，ｃ＝１６．８８～１６．９７＊，其中０＜ｘ＜１。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈小龙，何明，刘军，王皖燕，许燕萍，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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