稀土离子掺杂氟化物晶体的应用制造技术

本发明专利技术提供了稀土离子掺杂碱土金属氟化物晶体的应用，所述应用包括在固态激光器、激光成像、环境探测、卫星制导、信息存储或水下探测中的应用；所述稀土离子掺杂碱土金属氟化物包括基质晶体和掺杂在所述基质晶体的阳离子晶格处的镝离子或Dy/RE共掺杂离子，所述RE包括Tm、Pr和Sm中的至少一种；所述基质晶体包括氟化钙锶或氟化钡晶体。本发明专利技术采用的晶体的声子能量低，荧光量子效率高，钙的引入提高了晶体的稳定性；Dy/RE共掺杂可提高能级转移。本发明专利技术采用的晶体的吸收波长范围位于250～600nm，基于紫外光或蓝光激发，可获得涵盖紫色到橙黄色波长范围的宽发射光谱，是可用于半导体激光直接泵浦的理想工作物质。直接泵浦的理想工作物质。直接泵浦的理想工作物质。

【技术实现步骤摘要】
稀土离子掺杂氟化物晶体的应用


[0001]本专利技术涉及固态激光器
，具体涉及稀土离子掺杂氟化物晶体的应用，尤其是镝掺杂氟化钡晶体、Dy/RE(RE代表稀土离子，可选择Tm、Pr、Sm)共同掺杂氟化钡晶体、镝掺杂氟化钙锶晶体的应用。

技术介绍

[0002]可见光激光器主要包括：(1)染料激光器；(2)1μm激光器的和频、倍频及四波混频；(3)拉曼激光器等非线性光学效应的激光转换。其中，染料激光器虽然具有波长可调、功率高的优点，但需要长期维护，成本高，难以应用于特定领域。利用掺Nd
3+
激光晶体可同时产生1064nm、1319nm双频激光特性，结合激光和频技术可产生黄色激光。共掺Yb
3+
晶体或拉曼激光在1.14～1.17μm波长范围内均可获得倍频可见光。此外，脉冲激光抽运掺Yb
3+
非线性光纤的激发级联四波混频和拉曼频移技术也可用于产生可见激光。然而，上述可见光激光器的综合性能欠佳，如泵浦效率低、部分晶体制备较难、光学质量差、维修费用高、体积大、系统复杂等。由此，亟需开发一种半导体激光(LD)直接泵浦的全固态可见光激光。
[0003]现有技术“阮芳芳,杨龙,胡广,王爱梅,薛艳艳,杨龙亮,王泽徐,吴绍华,郑丽和.多坩埚温度梯度法生长Dy
3+
:LaF3晶体及发光特性[J].发光学报,2021,42(02):158
‑
164.”公开了一种Dy
3+
:LaF3晶体，采用近紫外或可见光激发。然而，该晶体中LaF3声子能量为350cm
‑1，其声子能量高，导致其晶体的荧光效率低。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供稀土离子掺杂氟化物晶体的应用，本专利技术采用的稀土离子掺杂氟化物晶体基于紫外光或蓝光激发，可获得涵盖紫色到橙黄色波长范围的宽发射光谱，且荧光效率高，在固态激光器、激光成像、环境探测、卫星制导、信息存储或水下探测中具有很好的应用前景。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了稀土离子掺杂碱土金属氟化物晶体的应用，所述应用包括在固态激光器、激光成像、环境探测、卫星制导、信息存储或水下探测中的应用；
[0007]所述稀土离子掺杂碱土金属氟化物包括基质晶体和掺杂在所述基质晶体的阳离子晶格处的镝离子或Dy/RE共掺杂离子，所述RE包括Tm、Pr和Sm中的至少一种；
[0008]所述基质晶体包括氟化钙锶或氟化钡晶体。
[0009]优选地，所述稀土离子掺杂碱土金属氟化物包括镝掺杂氟化钡晶体、镝掺杂氟化钙锶晶体、Dy/RE共掺杂氟化钡晶体和Dy/RE共掺杂氟化钙锶晶体中的一种或几种；
[0010]所述镝掺杂氟化钡晶体的化学式为Dy
a
Ba1‑
a
F
2+a
，其中，0.0001≤a≤0.7；
[0011]所述Dy/RE共掺杂氟化钡晶体的化学式为Dy
i
RE
j
Ba1‑
i
‑
j
F
i+j+2
，其中，0.005≤i≤0.5，0.005≤j≤0.5；
[0012]所述镝掺杂氟化钙锶晶体的化学式为Ca1‑
x
‑
y
Sr
y
Dy
x
F
2+x
，其中，0.0001≤x≤0.6，
0.1≤y≤0.9；
[0013]所述Dy/RE共掺杂氟化钙锶晶体的化学式为Ca1‑
p
‑
s
Sr
s
Dy
(p
‑
t)
RE
t
F
2+p
，其中，0.05≤p≤0.5，0.2≤s≤0.6，0.05≤t≤0.15。
[0014]优选地，所述Dy
a
Ba1‑
a
F
2+a
中a的取值范围为0.01≤a≤0.5；
[0015]所述Dy
i
RE
j
Ba1‑
i
‑
j
F
i+j+2
中，i的取值范围为0.03≤i≤0.3，j的取值范围为0.01≤j≤0.3；
[0016]所述Ca
x
Sr
y
Dy1‑
x
‑
y
F
2+x
中，x的取值范围为0.3≤x≤0.7，y的取值范围为0.3≤y≤0.7；
[0017]所述Ca1‑
p
‑
s
Sr
s
Dy
(p
‑
t)
RE
t
F
2+p
中，p的取值范围为0.05≤p≤0.5，s的取值范围为0.2≤s≤0.6，t的取值范围为0.05≤t≤0.15。
[0018]优选地，所述稀土离子掺杂碱土金属氟化物晶体具有空间群结构。
[0019]优选地，所述稀土离子掺杂碱土金属氟化物晶体的制备方法包括以下步骤：
[0020]将基质晶体的金属氟化物、稀土离子氟化物与除氧剂混合，依次进行混料、压片、烧结、升温、保温熔化和降温长晶，得到稀土离子掺杂碱土金属氟化物晶体；
[0021]所述基质晶体的金属氟化物包括BaF2，或，CaF2与SrF2的混合物，
[0022]所述稀土离子氟化物包括DyF3，或，DyF3和REF3的混合物。
[0023]优选地，所述除氟剂包括氟化铅、氟化钠、氟化铜和氟化镉中的至少一种；
[0024]所述DyF3和除氧剂的质量比为1：10～500。
[0025]优选地，所述烧结的温度为500～1100℃，时间为3～48h。
[0026]优选地，所述升温的升温速率为0.5～200℃/h。
[0027]优选地，所述保温熔化的温度为1300～1700℃，时间为1～48h。
[0028]优选地，所述降温长晶的初始温度为所述保温熔化的温度，终温度为室温，降温速率为0.5～80℃/h。
[0029]本专利技术提供了稀土离子掺杂碱土金属氟化物晶体的应用，所述应用包括在固态激光器、激光成像、环境探测、卫星制导、信息存储或水下探测中的应用；所述稀土离子掺杂碱土金属氟化物包括基质晶体和掺杂在所述基质晶体的阳离子晶格处的镝离子或Dy/RE共掺杂离子，所述RE包括Tm、Pr和Sm中的至少一种；所述基质晶体包括氟化钙锶或氟化钡晶体。BaF2晶体的声子能量为319cm
‑1，CaSrF2晶体的声子能量为302cm
‑1，声子能量低于LaF3晶体。声子能量低，有利于减弱稀土离子从中间态到较低基态的非辐射衰变，进而提高荧光量子效率。而且，Dy
3+
离子半径为91.2pm，Tm...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.稀土离子掺杂碱土金属氟化物晶体的应用，所述应用包括在固态激光器、激光成像、环境探测、卫星制导、信息存储、或水下探测中的应用；所述稀土离子掺杂碱土金属氟化物包括基质晶体和掺杂在所述基质晶体的阳离子晶格处的镝离子或Dy/RE共掺杂离子，所述RE包括Tm、Pr和Sm中的至少一种；所述基质晶体包括氟化钙锶或氟化钡晶体。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述稀土离子掺杂碱土金属氟化物包括镝掺杂氟化钡晶体、镝掺杂氟化钙锶晶体、Dy/RE共掺杂氟化钡晶体和Dy/RE共掺杂氟化钙锶晶体中的一种或几种；所述镝掺杂氟化钡晶体的化学式为Dy
a
Ba1‑
a
F
2+a
，其中，0.0001≤a≤0.7；所述Dy/RE共掺杂氟化钡晶体的化学式为Dy
i
RE
j
Ba1‑
i
‑
j
F
i+j+2
，其中，0.005≤i≤0.5，0.005≤j≤0.5；所述镝掺杂氟化钙锶晶体的化学式为Ca1‑
x
‑
y
Sr
y
Dy
x
F
2+x
，其中，0.0001≤x≤0.6，0.1≤y≤0.9；所述Dy/RE共掺杂氟化钙锶晶体的化学式为Ca1‑
p
‑
s
Sr
s
Dy
(p
‑
t)
RE
t
F
2+p
，其中，0.0001≤p≤0.6，0.1≤s≤0.9，0.0001≤t≤0.3。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述Dy
a
Ba1‑
a
F
2+a
中a的取值范围为0.01≤a≤0.5；所述Dy
i
RE
j
Ba1‑

【专利技术属性】
技术研发人员：郑丽和，吴敏，赵建斌，杨洁，吴鑫昌，闫育辉，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：