2μm波段K(Yb/Tm)W激光晶体制造技术

２μｍ波段Ｋ（Ｙｂ／Ｔｍ）Ｗ激光晶体，输出２μｍ波段的激光，具有低阈值、高增益的特点，所制作的激光器激光输出效率高，属于光电子材料领域。现有能够产生这种激光的激光晶体其基质材料为钨酸钆钾、钨酸钇钾等，由于缺少敏化离子，导致增益低，采用所述激光晶体制作的激光器激光输出效率低。虽然现有ＫＹｂＷ激光晶体含有敏化离子，但是，其激光输出波长是在０．９８～１．０８μｍ范围内。本发明专利技术激光晶体基质为钾及稀土复合钨酸盐，掺有２μｍ波段激活离子，基质中的稀土离子为Ｙｂ↑［３＋］或者Ｔｍ↑［３＋］。应用于激光测距、激光雷达、光电干扰、遥感、环境检测、光通讯以及医疗等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种2jrni波段K(Yb/Tm)W激光晶体，输出2pm波段的激光，具有低阈值、 高增益的特点，所制作的激光器激光输出效率高，属于光电子材料领域。
技术介绍
2pm波段的激光具有大气传输特性好、烟雾穿透能力强、保密性好等特点，被应用于激 光测距、激光雷达、光电干扰、遥感、环境检测、光通讯等领域。另外，2pm波段的激光在 水中有较强吸收，从而不仅对人眼安全，而且能够精确介入生物组织，在医疗领域如眼科手 术也有应用价值。现有能够产生这种激光的激光晶体其激活离子主要有Ho3+ (钬)、Tm3+ (铥) 或者二者双掺，以及Ho3+、 Y^+双掺，其中，Tm3+、 ￥1)3+还是一种敏化离子。基质材料为KGW (钨酸钆钾)、KYW (鸽酸紀钾)等，所制备的激光晶体有Ho:KGW、 Ho:KYW、 Ho:Yb:KGW、 Tm:Ho:KGW等。敏化离子的作用在于向激活离子传递能量，从而降低激光振荡阈值，提高 增益。前两种激光晶体由于缺少敏化离子，增益低；而后两种激光晶体虽然具有敏化离子， 但是，只是作为掺杂加入，因而含量低，增益提高不明显。采用所述激光晶体制作的激光器 激光输出效率低。KYbW晶体是一种激光晶体，它的吸收波长在930 980nm范围内，它的激光输出波长 在0.98 1.08nm范围内。在KYbW晶体中，Y^+既作为基质的组成部分，又作为激活离子， 不存在因离子半径的不同所引起的晶格畸变的问题。然而，该激光晶体的激光输出波长不在 2^m波段内。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提高激光晶体中敏化离子的含量，为此，我们 提出一项题为2nm波段K(Yb/Tm)W激光晶体的方案。本专利技术是这样实现的，激光晶体基质为钾及稀土复合钨酸盐，其特征在于，掺有2,波 段激活离子，基质中的稀土离子为Y^+或者Tm3、该方案其技术效果在于，由于敏化离子YbS+或者TmS+是在基质中引入，因而能够在激光 晶体中引入大量的敏化离子。并且，基于掺杂中稀土离子如Ho3+、 Tm3+、 Y^+与基质中稀土 离子如Yb3+、 Ti^+的匹配关系，前者能够取代后者的晶格位置，因而掺杂浓度能够达到 5~10at.%。因此，按照本专利技术之方案，所制备的激光晶体的激光振荡阈值大为降低，增益明显提高。本专利技术之激光晶体基质属于低对称单斜晶系，这种晶系所具有的吸收峰宽、荧光寿 命长、热效应小等优点则同样为本专利技术之激光晶体所具有。更适合采用LD泵浦，更适于制 作薄片或微片激光器，实现的固体激光器的小型化和集成化。 具体实施例方式本专利技术是这样实现的，激光晶体基质为钾及稀土复合钨酸盐，掺有2tim波段激活离子， 基质中的稀土离子为Yl^+或者Tm3+，即基质有两类， 一类为KYbW,具体的激光晶体包括 Ho:KYbW、 Tm:KYbW、 Ho:Tm:KYbW;另一类基质为KTmW，具体的激光晶体包括 Ho:KTmW、 Ho:Yb:KTmW。也就是在基质KYbW中掺有Ho3+，或者掺有Tm3+,或者掺有 HoS+和Tm3、在基质KTmW中掺有Ho^，或者掺有1103+和Yb3+。下面以掺钬钨酸镱钾为例进一步说明本专利技术。基质为钨酸镱钾，分子式为KYb(W04)2， 简式为KYbW，掺杂激活离子为1103+,获得的激光晶体简式为Ho:KYbW，其生长工艺如下:所使用的原料纯度为，K2C03:优级纯，Ho203: 99.99%， Yb203: 99.99%， W03: 99.999%。(1) 按摩尔比(K2C03):(W03)-1:2进行配料，在60(TC温度下烧结48小时使碳酸盐分解， 生成助熔剂K2W207，反应式如下K2C03+2W03~^K2W207+C02T(2) 按摩尔比(W03):(K2C03):(Yb203):(H0203)-4:l:(l-x):x进行配料，经过均匀混料，在 90(TC温度下烧结48小时进行固相反应，生成Ho:KYbW多晶料，反应式如下K2C03+xHo203+(l-x)Yb203+4W03~^2KHoxYbi-x(W04)2+C02T(3) 研磨助熔剂K2W207与Ho:KYbW多晶料，用混料机充分混合，放入铂坩锅中加热 至过饱和温度以上8(TC，恒温15h，使其充分熔化。(4) 采用顶部籽晶提拉法(TSSG)生长b轴晶体，设备为晶体生长提拉机，电阻丝加 热炉体，铂坩锅尺寸为060mmx50mm，采用Pt-Rh/Pt热电偶测温，采用控温仪控温。引晶温 度为880 900°C，转速为10 15r/min，拉速为l 2mm/d，降温速率为0.05 0.10°C/h，生 长周期为10 15d。所制备的Ho:KYbW激光晶体尺寸为25x25xl5mm3，激光峰值波长2.1拜，空间群为 C2h6=C2/c，属于低对称单斜晶系，晶格常数为a=10.6lA， b=10.29A， c=7.49A， p=130.65°， Z=4，结构上各向异性，吸收和发射光谱因而呈现强烈的各向异性，掺杂浓度为10at%，吸 收峰半峰宽为90nm)、荧光寿命达1.5ms、阈值为70mW、增益截面达2.5xlO'Mcm2、效率为 58%。下面再以掺钬钨酸铥钾为例进一步说明本专利技术。基质为钩酸铥钾，分子式为KTm(W04)2， 简式为KTmW，掺杂激活离子为Ho3、获得的激光晶体简式为Ho:KTmW，其生长工艺如下:所使用的原料纯度为，K2C03:优级纯，Ho203: 99.99%， Tm203: 99.99%， W03: 99.999%。(1) 按摩尔比(K2C03):(W03)-1:2进行配料，在600。C温度下烧结48小时使碳酸盐分解， 生成助熔剂K2W207，反应式如下K2C03+2W03~^K2W207+C02T(2) 按摩尔比(W03):(K2C03):(Tm203):(Ho203)-4:l:(l-x):x进行配料，经过均匀混料，在 90(TC温度下烧结48小时进行固相反应，生成Ho:KTmW多晶料，反应式如下K2C03+xHo203+(l-x)Tm203+4W03~^2KHoxTrm.x(W04)2+C02t(3) 研磨助熔剂K2W207与Ho:KTmW多晶料，用混料机充分混合，放入铂坩锅中加热 至过饱和温度以上80。C，恒温15h，使其充分熔化。(4) 采用顶部籽晶提拉法(TSSG)生长b轴晶体，设备为晶体生长提拉机，电阻丝加 热炉体，铂坩锅尺寸为060mmx50mm，采用Pt-Rh/Pt热电偶测温，采用控温仪控温。引晶温 度为920 940°C，转速为10 15r/min，拉速为l~2mm/d，降温速率为0.05 0.10°C/h，生 长周期为10 15d。所制备的Ho:KTmW激光晶体尺寸为28><28><18mm3，激光峰值波长2.1nm，空间群为 C2h6=C2/c,属于低对称单斜晶系，晶格常数为a=10.62A， b=10.3lA， c=7.50A， (3=130.5°， Z=4，结构上各向异性，吸收和发射光谱因而呈现强烈的各向异性，掺杂浓度为10at%，吸 收峰半峰宽60nm、荧光寿命1.8ms、阈值90mW、增益截面2.6x10'2Qcm2、效率62%。权利要求1、一种2μm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种２μｍ波段Ｋ（Ｙｂ／Ｔｍ）Ｗ激光晶体，激光晶体基质为钾及稀土复合钨酸盐，其特征在于，掺有２μｍ波段激活离子，基质中的稀土离子为Ｙｂ↑［３＋］或者Ｔｍ↑［３＋］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景和，张莹，李春，张学建，曾繁明，秦杰明，林海，刘立新，张山丽，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：82[]