本发明专利技术公开一种自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体，具有以下化学式组成：V5xNd3yY3(1-y)Al5(1-x)O12，其中0<x≤0.02，0<y≤0.015。本发明专利技术还公开上述自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体生长方法，包括如下步骤：将含钒化合物、含钕化合物、含钇化合物、含铝化合物混合均匀后，进行压制得到化学式为V5xNd3yY3(1-y)Al5(1-x)O12的晶体生长初始原料；将化学式为V5xNd3yY3(1-y)Al5(1-x)O12的晶体生长初始原料加热至熔融状态得到晶体生长熔体，然后采用熔体法晶体生长方法进行生长得到自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体。本发明专利技术具有调Q和激光增益双重功能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光晶体和晶体生长
，尤其涉及一种自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体及其生长方法。
技术介绍
Nd:YAG激光器是应用最广泛的全固态激光器之一，它在1.3～1.4μm的纳秒量级脉冲在光纤传输、微型制造、遥感、信息存储等方面均有着广泛的应用。此外，l.3～1.4μm波段是人眼安全波段区，同时与硅光纤低色散和低损耗的波长一致，因此该波段的激光可以广泛应用于激光医学、光纤通信、光传感定位以及中红外参量振荡的泵浦源等领域。在Nd:YAG的1.3～1.4μm激光器内插入V3+:YAG或Co2+:LaMgAl11O19作为饱和吸收体可实现调Q脉冲激光输出，获得高脉冲功率激光。在此方式下，V3+:YAG和Nd:YAG需要分别制备单晶，加工成两个器件，V3+:YAG元件作为饱和吸收体，Nd:YAG则作为激光工作增益介质。近来，捷克已有将V3+:YAG和Nd:YAG键合在一起作为复合晶体元件的报道。在此方式下，仍需要分别生长V3+:YAG和Nd:YAG晶体，分别对其进行精密加工，再通过光胶工艺将二者实现几何上的组合，再经1000～1500℃的高温加热后，让V3+:YAG和YAG间的组分相互扩散，实现两个晶体之间的键合，从而形成几何V3+:YAG和YAG的复合晶体元件。可以看出，这种制备方法不仅繁琐耗时，键合和烧结扩散对工艺、加热设备也有很高的要求。
技术实现思路
本专利技术提出了一种自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体及其生长方法，所得自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体具有调Q和激光增益双重功能，在全固态激光器中有重要的应用前景。本专利技术提出的一种自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体，具有以下化学式组成：V5xNd3yY3(1-y)Al5(1-x)O12，其中0<x≤0.02，0<y≤0.015。本专利技术还提出的上述自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体生长方法，包括如下步骤：S1、将含钒化合物、含钕化合物、含钇化合物、含铝化合物混合均匀后，进行压制得到化学式为V5xNd3yY3(1-y)Al5(1-x)O12的晶体生长初始原料；S2、将化学式为V5xNd3yY3(1-y)Al5(1-x)O12的晶体生长初始原料加热至熔融状态得到晶体生长熔体，然后采用熔体法晶体生长方法进行生长得到自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体。优选地，S1的操作步骤为：将含钒化合物、含钕化合物、含钇化合物、含铝化合物混合均匀后，进行压制，接着进行合成反应得到化学式为V5xNd3yY3(1-y)Al5(1-x)O12的晶体生长初始原料。优选地，S1中，合成反应为高温固相反应、液相合成或气相合成。优选地，S1的具体操作步骤为：按摩尔份将2.5x份V2O5、1.5y份Nd2O3、1.5(1-y)份Y2O3和2.5(1-x)份Al2O3混合均匀后，进行煅烧得到化学式为V5xNd3yY3(1-y)Al5(1-x)O12的晶体生长初始原料，煅烧温度为900～1300℃，煅烧时间为48～200h；其反应方程式如下：优选地，当自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体中某种元素的分凝系数为k，k＝0.01～1，则其中m为S1中含该元素化合物的质量，n为该元素在V5xNd3yY3(1-y)Al5(1-x)O12中所含物质的量，M为含该元素化合物的摩尔质量。优选地，S2的熔体法晶体生长方法中，晶体生长气氛为空气气氛、氧气气氛、氩气气氛、氮气气氛、二氧化碳气氛、一氧化碳气氛中的一种。优选地，S2中，熔体法晶体生长方法为提拉法、坩埚下降法、温梯法、热交换法、泡生法、顶部籽晶法、助熔剂晶体生长方法中的一种。优选地，S2中，当熔体法晶体生长方法为提拉法、坩埚下降法或顶部籽晶法时，采用籽晶定向生长，籽晶为Y3Al5O12、Nd:Y3Al5O12、V:Y3Al5O12或V5xNd3yY3(1-y)Al5(1-x)O12。优选地，籽晶方向为<111>、<100>、<010>或<001>方向。本专利技术采取了完全创新的方法，将V3+、Nd3+离子一起掺入YAG基质中，形成V5xNd3yY3(1-y)Al5(1-x)O12，通过一次晶体生长就制备出调Q和激光工作物质元件，调Q和激光输出只用一块晶体即可实现，对于提高激光器件的稳定性、提高晶体制备效率具有重要的意义。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1本专利技术提出的上述自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体生长方法，包括如下步骤：S1、按摩尔份将0.0375份V2O5、0.375份Nd2O3、1.425份Y2O3和2.4625份Al2O3混合均匀后，进行煅烧得到化学式为V0.075Nd0.15Y2.85Al4.925O12的晶体生长初始原料，煅烧温度为1000℃，煅烧时间为200h，其中钕元素的分凝系数为0.2；其反应方程式如下：S2、将化学式为V0.075Nd0.15Y2.85Al4.925O12的晶体生长初始原料加热至熔融状态得到晶体生长熔体，然后采用提拉法进行籽晶定向生长得到自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体；其中籽晶为<111>方向的Y3Al5O12，晶体生长气氛为氩气气氛。实施例2本专利技术提出的上述自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体生长方法，包括如下步骤：S1、按摩尔份将0.1份V2O5、0.225份Nd2O3、1.275份Y2O3和2.45份Al2O3混合均匀后，进行煅烧得到化学式为V0.1Nd0.45Y2.55Al4.9O12的晶体生长初始原料，煅烧温度为1250℃，煅烧时间为50h，其中钒元素的分凝系数为0.5；其反应方程式如下：S2、将化学式为V0.1Nd0.45Y2.55Al4.9O12的晶体生长初始原料加热至熔融状态得到晶体生长熔体，然后采用坩埚下降法进行籽晶定向生长得到自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体；其中籽晶为<100>方向的Nd:Y3Al5O12，晶体生长气氛为空气气氛。实施例3本专利技术提出的上述自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体生长方法，包括如下步骤：S1、按摩尔份将0.025份V2O5、0.15份Nd2O3、1.35份Y2O3和2.475份Al2O3混合均匀后，进行煅烧得到化学式为V0.05Nd0.3Y2.7Al4.95O12的晶体生长初始原料，煅烧温度为1100℃，煅烧时间为150h；其反应方程式如下：S2、将化学式为V0.05Nd0.3Y2.7Al4.95O12的晶体生长初始原料加热至熔融状态得到晶体生长熔体，然后采用热交换法进行生长得到自饱和吸收调本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体，其特征在于，具有以下化学式组成：V5xNd3yY3(1‑y)Al5(1‑x)O12，其中0<x≤0.02，0<y≤0.015。
【技术特征摘要】
1.一种自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体，其特征在于，具有以下化学式组成：
V5xNd3yY3(1-y)Al5(1-x)O12，其中0<x≤0.02，0<y≤0.015。
2.一种如权利要求1所述自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体生长方法，其特征在于，
包括如下步骤：
S1、将含钒化合物、含钕化合物、含钇化合物、含铝化合物混合均匀后，进行压制得到化
学式为V5xNd3yY3(1-y)Al5(1-x)O12的晶体生长初始原料；
S2、将化学式为V5xNd3yY3(1-y)Al5(1-x)O12的晶体生长初始原料加热至熔融状态得到晶体
生长熔体，然后采用熔体法晶体生长方法进行生长得到自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶
体。
3.根据权利要求2所述自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体生长方法，其特征在于，S1
的操作步骤为：将含钒化合物、含钕化合物、含钇化合物、含铝化合物混合均匀后，进行压
制，接着进行合成反应得到化学式为V5xNd3yY3(1-y)Al5(1-x)O12的晶体生长初始原料。
4.根据权利要求3所述自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体生长方法，其特征在于，S1
中，合成反应为高温固相反应、液相合成或气相合成。
5.根据权利要求3或4所述自饱和吸收调Q钇铝石榴石激光晶体生长方法，其特征在于，
S1的具体操作步骤为：按摩尔份将2.5x份V2O5、1.5y份Nd2O3、1.5(1-y)份Y2O3和2.5(1-x)份
Al2O3混合均匀后，进行煅烧得到化学式为V5xNd3yY3(1-y)Al5...
【专利技术属性】
技术研发人员：张庆礼，林东晖，刘文鹏，孙贵花，罗建乔，彭方，殷绍唐，窦仁勤，
申请(专利权)人：中科九曜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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