一种钴钬共掺的中红外氟化物激光晶体制造技术

本发明专利技术公开了一种钴钬共掺的中红外氟化物激光晶体，涉及中红外激光材料领域。该激光晶体中，基质材料选用氟化物，二价钴离子作为激活离子，可在中红外波段范围内发光，而三价钬离子作为敏化离子，其从

【技术实现步骤摘要】
一种钴钬共掺的中红外氟化物激光晶体
本专利技术涉及中红外激光晶体
，具体涉及一种钴钬共掺的中红外氟化物激光晶体。
技术介绍
由于中红外2.6～4.0微米波段的大气穿透力较强，分子散射较小，位于分子指纹区，可以广泛应用于医疗、探测、工程控制、光谱学、遥感、等民用和激光雷达、光电对抗等军用领域。目前实现中红外激光发射的主要方式有:利用倍频或者差频技术、采用光参量振荡的方法、量子级联激光器、直接抽运能实现中红外激光输出的掺杂稀土离子的激光晶体或者光纤等方法。目前亟待寻找能够直接泵浦而产生中红外激光的固体激光材料。过渡金属钴离子Co2+掺杂的激光晶体是输出中红外波段激光的有效发光离子之一，其晶体具有较宽的吸收光谱和荧光光谱，在2.6～4.0微米波段具有良好的宽带可调谐与高脉冲能量输出特性。然而，由于Co2+离子需要的泵浦源局限于2.0～2.8微米的中红外激光器，而该类泵源系统复杂、稳定性差、激光输出能量低、效率低，导致了目前基于Co2+离子实现有效的中红外激光输出的发展相对滞后，同时也缺乏相关研究。因此研究一种可用作2.6～4.0微米波段固体激光器增益介质的钴钬双掺激光晶体，对于发展2.6～4.0微米的激光输出具有重要意义。
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，提供一种钴钬共掺的中红外氟化物激光晶体，该激光晶体用于2.6～4.0微米的激光输出，在卫星遥感、军事对抗、分子监测、激光医疗、基础科学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：一种钴钬共掺的中红外氟化物激光晶体，所述激光晶体的掺杂离子为二价钴离子和三价钬离子，其中，二价钴离子表示为Co2+，三价钬离子表示为Ho3+，Ho3+对Co2+起敏化作用；在泵浦源泵浦下，Ho3+吸收能量，所述激光晶体在基质材料的辅助下，能量从Ho3+有效地传递到Co2+，有效地实现Ho3+对Co2+的敏化作用，使得该激光晶体适用于常规泵浦源的泵浦。进一步地，所述激光晶体用于2.6～4.0微米的中红外激光输出。进一步地，所述Co2+的掺杂浓度范围为：0.1～50mol％。进一步地，所述Ho3+的掺杂浓度范围为：0.1～30mol％。进一步地，所述基质材料为氟化物，所述氟化物选自氟化镥锂、氟化钇钡、氟化钇锂、氟化钙、氟化铅、氟化镁、氟化锶中的一种。进一步地，所述激光晶体的激光器泵浦源中心波长为870～900纳米或1140～1180纳米。在870～900纳米或1140～1180纳米的固体激光泵浦下，Ho3+吸收能量，所述激光晶体在基质材料的辅助下，能量从Ho3+有效地传递到Co2+，以能量转移的形式，有效地实现Ho3+对Co2+的敏化作用，使得该激光晶体适用于常规泵浦源的泵浦。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：本专利技术提出Ho3+离子的荧光发射与Co2+离子的吸收光谱匹配，使得能量通过Ho3+离子高效传输；通过三价钬离子(Ho3+离子)共掺来敏化二价钴离子(Co2+离子)的研究想法，使晶体适合激光器的泵浦，从而解决Co2+离子缺乏合适泵浦源的问题。附图说明图1是本专利技术中Co2+、Ho3+能级跃迁示意简图。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：Co/Ho：LuLiF4晶体本实施例公开了一种可用作2.6～4.0微米波段固体激光器增益介质的钴钬双掺激光晶体，其中，二价钴离子Co2+作为激活离子，能够发出2.6～4.0微米的荧光；三价钬离子Ho3+可作为二价钴离子Co2+的敏化离子，如图1所示：采用1150纳米的激光器作为泵浦源，Ho3+吸收能量后，在基质材料氟化镥锂(LuLiF4)的辅助下，能量从Ho3+离子传递到Co2+离子，实现Ho3+离子对Co2+离子的敏化功能，使晶体适合激光器泵浦。此类晶体中，选取高纯的氟化镥锂、氟化钬、氟化亚为原料，采用坩埚下降法进行生长，其中，二价钴离子(Co2+)的掺杂浓度为2mol％，三价钬离子(Ho3+)的掺杂浓度为2mol％，成功长出了钴钬共掺氟化镥锂中红外激光晶体。成功长出晶体后，加工尺寸为5×5×1mm3的样品进行光谱测试，在1150nm激光器的泵浦下，成功测试到2.6～4.0微米中红外荧光发射光谱曲线，证明了钬离子对钴离子的敏化作用。实施例二：Co/Ho：BaY2F8晶体此类晶体中，采用870nm的激光器为泵浦源，选取氟化钇钡为基质材料，该类晶体的基质材料声子能量低，有利于实现中红外激光输出，按照配比方程式的摩尔比精确的称量所需的原料，充分混合均匀，采用坩埚下降法进行生长，其中二价钴离子(Co2+)的掺杂浓度为3mol％，三价钬离子(Ho3+)的掺杂浓度为4mol％，成功生长出缺陷小、无开裂、质量良好的钴钬共掺激光晶体。该类晶体既适合激光器泵浦，又具备在2.6～4.0微米实现高效的荧光发射的新型中红外激光增益材料，能够更高效的实现激光输出。实施例三：Co/Ho：LiYF4晶体此类晶体中，采用890nm的激光器为泵浦源，选取氟化钇锂为基质材料，该类晶体的基质材料声子能量低，有利于实现中红外激光输出，按照配比方程式的摩尔比精确的称量所需的原料，充分混合均匀，采用坩埚下降法进行生长，其中二价钴离子(Co2+)的掺杂浓度为4mol％，三价钬离子(Ho3+)的掺杂浓度为5mol％，成功生长出缺陷小、无开裂、质量良好的钴钬共掺激光晶体。该类晶体既适合激光器泵浦，又具备在2.6～4.0微米实现高效的荧光发射的新型中红外激光增益材料，能够更高效的实现激光输出。实施例四:Co/Ho：CaF2晶体此类晶体中，采用900nm的激光器为泵浦源，选取氟化钙为基质材料，该类晶体的基质材料声子能量低，有利于实现中红外激光输出，按照配比方程式的摩尔比精确的称量所需的原料，充分混合均匀，采用坩埚下降法进行生长，其中二价钴离子(Co2+)的掺杂浓度为5mol％，三价钬离子(Ho3+)的掺杂浓度为6mol％，成功生长出缺陷小、无开裂、质量良好的钴钬共掺激光晶体。该类晶体既适合激光器泵浦，又具备在2.6～4.0微米实现高效的荧光发射的新型中红外激光增益材料，能够更高效的实现激光输出。实施例五:Co/Ho：PbF2晶体此类晶体中，采用1140nm的激光器为泵浦源，选取氟化铅为基质材料，该类晶体的基质材料声子能量低，有利于实现中红外激光输出，按照配比方程式的摩尔比精确的称量所需的原料，充分混合均匀，采用坩埚下降法进行生长，其中二价钴离子(Co2+)的掺杂浓度为6mol％，三价钬离子(Ho3+)的掺杂浓度为7mol％，成功生长出缺陷小、无开裂、质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钴钬共掺的中红外氟化物激光晶体，其特征在于，所述激光晶体的掺杂离子为二价钴离子和三价钬离子，其中，二价钴离子表示为Co

【技术特征摘要】
1.一种钴钬共掺的中红外氟化物激光晶体，其特征在于，所述激光晶体的掺杂离子为二价钴离子和三价钬离子，其中，二价钴离子表示为Co2+，三价钬离子表示为Ho3+；
在泵浦源泵浦下，Ho3+吸收能量，所述激光晶体在基质材料的辅助下，能量从Ho3+有效地传递到Co2+，实现Ho3+对Co2+的敏化作用。


2.根据权利要求1所述的一种钴钬共掺的中红外氟化物激光晶体，其特征在于，所述激光晶体用于2.6～4.0微米的中红外激光输出。


3.根据权利要求1所述的一种钴钬共掺的中红外氟化物激光晶体，其特征在于，所述Co2+的掺...

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