一种钨酸盐激光晶体基质及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种钨酸盐激光晶体基质及其制备方法，属于激光晶体材料领域。该钨酸盐晶体的化学式为：Na5Gd(WO4)4，属于四方晶系I41/a空间群。其晶胞参数为α=β=γ=90°，a=11.4937Å，b=11.4937Å,c=11.3998Å,Z=4。还提供了上述钨酸盐激光晶体的制备方法，采用熔盐顶部籽晶法，以Na2WO4作为助熔剂，生长参数为：生长温度950‑1000℃，转速5‑20转/分钟，降温速率0.5‑2℃/天，生长出Na5Gd(WO4)4晶体。本发明专利技术的晶体可以在固体激光器中作为激光工作物质使用。

A Tungstate Laser Crystal Matrix and Its Preparation Method

The invention relates to a tungstate laser crystal matrix and a preparation method thereof, belonging to the field of laser crystal materials. The chemical formula of the tungstate crystal is Na5Gd (WO4) 4, which belongs to the tetragonal system I41/a space group. Its cell parameters are alpha=beta=gamma=90 degrees, a=11.4937, b=11.4937, c=11.3998, Z=4. The preparation method of tungstate laser crystal is also provided. Na5Gd (WO4) 4 crystal is grown by the top seed crystal method of molten salt and Na2WO4 as flux. The growth parameters are as follows: growth temperature 950 1000 C, rotational speed 5 20 rpm, cooling rate 0.5 2 2 / day. The crystal of the invention can be used as a laser working substance in a solid-state laser.

【技术实现步骤摘要】
一种钨酸盐激光晶体基质及其制备方法
本专利技术属于光电功能晶体材料领域，具体涉及一种钨酸盐激光晶体基质及其制备方法。
技术介绍
全固态激光器(DPL)具有体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、寿命长、光束质量高等优点，市场需求十分巨大。而其核心材料就是激光晶体介质材料，具有高效率，物化性能稳定，低的热耗散晶体成为当今研究热点，在高功率激光运转中常常有大量的热产生，这对晶体的热导率要求很高，而常常会导致晶体开裂，输出激光束质量显著下降。众所周知，热产生除了与晶体质量有关外，还以晶体内掺杂激活离子间的交叉弛豫带来的能量损耗，因此，寻找低能量损耗的晶体基质一直式研究重点。此外要求晶体具有稳定的激光质量输出。为了解决在高功率激光运转中常常有大量的热产生，这对晶体的热导率要求很高，而常常会导致晶体开裂，输出激光束质量显著下降，本专利技术提供一种钨酸盐激光晶体基质及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术目的提供一种具有长阳离子间距的钨酸盐晶体材料，该钨酸盐晶体的化学式为：Na5Gd(WO4)4，该晶体属于四方结构，空间群I41/a，与商用的KGd(WO4)2相比较其稀土离子Gd3+离子间距更长离子间的能量传递弱，因此能量耗散少，可实现高浓度发光离子的掺杂，效率更高。本专利技术的目的是为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种钨酸盐激光晶体基质，该钨酸盐激光晶体的化学式为：Na5Gd(WO4)4。该类化合物属于四方晶系，空间群为I41/a，晶体学参数见表1。其结构主要特征为孤立的[WO4]2-阴离子基团网格结构，金属离子Na+/Gd3+填充在由三维网格构建的空腔之中。本专利技术还提供上述一种钨酸盐激光晶体基质的制备方法，该晶体采用熔盐顶部籽晶法生长，所用助熔剂为Na2WO4，所述溶质Na5Gd(WO4)4与助熔剂摩尔比为5：1-2：1之间，按化学计量比称取Na2CO3，Gd2O3，WO3原料，在玛瑙研钵中充分研磨；将上述混合料置入铂金坩锅中，生长温度950-1000℃，转速5-20转/分钟，降温速率0.5-2℃/天，最后生长出Na5Gd(WO4)4晶体。本专利技术的有益效果：1)本专利技术提供一种钨酸盐激光晶体基质及其制备方法，该钨酸盐晶体的化学式为：Na5Gd(WO4)4，该晶体属于四方结构，空间群I41/a，与商用的KGd(WO4)2相比较，其稀土离子Gd3+离子间距更长，离子间的能量传递弱，因此能量耗散少，可实现高浓度发光离子的掺杂，效率更高；2)该钨酸盐晶体可采用顶部籽晶法进行生长，所用助熔剂为Na2WO4。3)本专利技术通过在双钨酸盐中构建孤立的阴离子基团结构，增大稀土离子间距，减少离子间能量传递过程的耗散，制备方法简单，容易生长出尺寸大的单晶。附图说明图1为Na5Gd(WO4)4的结构图；具体实施方式为进一步公开而不是限制本专利技术，以下结合实例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例1将反应物Na2CO3，Gd2O3，WO3按照助熔剂Na2WO4与熔质Na5Gd(WO4)4摩尔比3：1称量，研磨充分后装入Φ50×50mm铂金坩埚中，然后放入程序控制的熔盐炉中，用10h从室温加热到1050℃，并在1050℃下保温48h，缓慢降温至结晶点，并控制温度高于结晶点0.5℃，引入籽晶接触熔液面，籽晶方向(001)，以1.5℃/天的降温速率降温，晶转速率为20转/分钟，晶体生长结束后，将晶体提拉出液面，以10℃/h冷却到室温，然后关闭炉子。表1Na5Gd(WO4)4晶体学数据以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钨酸盐激光晶体基质，其特征在于：其化学式为：Na5Gd(WO4)4。

【技术特征摘要】
1.一种钨酸盐激光晶体基质，其特征在于：其化学式为：Na5Gd(WO4)4。2.根据权利要求1所述的一种钨酸盐激光晶体基质，其特征在于：所述晶体属于四方晶系，空间群I41/a，其晶胞参数为α=β=γ=90°，a=11.4937Å，,b=11.4937Å,c=11.3998Å,Z=4。3.一种制备如权利要求1所述的一种钨酸盐激光晶体基质的方法，其特征在于：该晶体采用熔盐顶部籽晶法生长，将反应物...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国强，李凌云，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35