一种大尺寸YAG激光晶体的制备方法技术

本发明专利技术提供一种大尺寸YAG激光晶体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将制备钇铝石榴石的原料以及掺杂元素的原料混合，并将混合后的原料压成饼料，烧结得到YAG多晶饼料；将得到的YAG多晶饼料加热至熔融，并置于氧气与惰性气体的混合气氛中进行氧扩散，之后进行液体纯化；向液体纯化后的熔融原料中加入籽晶，提拉法进行晶体生长；晶体生长结束后，将晶体提拉至液面，降温得到YAG激光晶体。所述制备方法可制备得到高质量的YAG激光晶体，直径可达Ф100mm，有效长度能达到200mm，且晶体激活离子掺杂浓度均匀，晶体缺陷少，核心小，晶体有效利用率大大提高，便于切割加工大尺寸激光板条和盘片。同时所述制备方法简化了工艺步骤，而且降低了成本。

Fabrication of a Large-Size YAG Laser Crystal

The invention provides a method for preparing large-size YAG laser crystals. The preparation method comprises the following steps: mixing raw materials for preparing yttrium aluminium garnet and doped elements, pressing the mixed raw materials into cakes, sintering to obtain YAG polycrystalline cakes, heating the obtained YAG polycrystalline cakes to melting, and oxygen diffusion in a mixed atmosphere of oxygen and inert gas. After that, the liquid was purified. Seed crystals were added to the molten raw material after liquid purification, and the crystal was grown by Czochralski method. After crystal growth, the crystal was pulled to the liquid surface and the YAG laser crystal was obtained by cooling. The preparation method can prepare high quality YAG laser crystals with diameter up to 100mm and effective length up to 200mm. The doping concentration of active ions in the crystal is uniform, the crystal defects are few, the core is small, the effective utilization rate of the crystal is greatly improved, and it is easy to cut and process large size laser strips and discs. At the same time, the preparation method simplifies the process steps and reduces the cost.

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸YAG激光晶体的制备方法
本专利技术属于晶体制备领域，涉及一种YAG激光晶体的制备方法，尤其涉及一种大尺寸YAG激光晶体的制备方法。
技术介绍
作为迄今为止最为重要的激光晶体，掺钕钇铝石榴石(Nd：YAG)已成为目前世界上最成熟、最主流的激光晶体材料，在固体激光应用领域占据十分重要的地位。全世界固体激光器中50％以上都采用掺钕YAG激光晶体，掺钕YAG激光晶体亦是高功率固体激光器的首选材料。尽管YAG激光晶体发展很快，也取得一系列的成就，但还是存在些问题：如尺寸小(国内主流产品规格为Ф50mm/60mm的晶棒，其产品长度最长仅能达到200mm)、产品核心大、晶体缺陷多、晶体易开裂、残余应力小，晶棒利用率低等，不能满足大功率激光器的需求，严重影响国内在大功率固体激光器领域的发展。CN101338453A公开了一种大尺寸无核心YAG系列激光晶体的生长方法，该方法使用的是电阻加热钼坩埚提拉法的生长装置及方法，仅能获得35-50mm的YAG系列激光晶体，且该方法所获得的晶体功率低，大多数应用于低功率要求的美容棒上，而非工业高功率用棒。CN201241194Y公开了一种感应加热铱坩埚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大尺寸YAG激光晶体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将制备钇铝石榴石的原料混合，并将混合后的原料压成饼料，烧结得到YAG多晶饼料；(2)将得到的YAG多晶饼料加热至熔融，并置于氧气与惰性气体的混合气氛中进行氧扩散，之后进行液体纯化；(3)向液体纯化后的熔融原料中加入籽晶，提拉法进行晶体生长；(4)晶体生长结束后，将晶体提拉至液面，降温得到YAG激光晶体。

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸YAG激光晶体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将制备钇铝石榴石的原料混合，并将混合后的原料压成饼料，烧结得到YAG多晶饼料；(2)将得到的YAG多晶饼料加热至熔融，并置于氧气与惰性气体的混合气氛中进行氧扩散，之后进行液体纯化；(3)向液体纯化后的熔融原料中加入籽晶，提拉法进行晶体生长；(4)晶体生长结束后，将晶体提拉至液面，降温得到YAG激光晶体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钇铝石榴石的原料与掺杂元素原料同时混合；优选地，所述掺杂元素的原料为Nd2O3、CeO2或Yb2O3中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述将混合后的原料压成饼料的压力为100～200MPa。4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述烧结的温度为1000～1400℃；优选地，步骤(1)所述烧结的时间为10～30h。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述将得到的YAG多晶饼料加热至熔融的方法为中频感应加热；优选地，所述中频感应加热的升温速率为250～400℃/h。6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述惰性气体为氮气、氖气或氩气中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述氧气的浓度为0.2～20％；优选地，步骤(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈思情，刘浦锋，张俊宝，徐伟，陈猛，
申请(专利权)人：上海超硅半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31