本发明专利技术提供一种掺镨钨酸镥钾激光晶体及其制备方法。该晶体属于单斜晶系，空间群为C2/m，晶胞参数为，β=130.68°，，Z=4，Dc=4.63?g/cm3。该晶体可采用助熔剂法生长。其吸收光谱在451nm处呈现很大的吸收，吸收截面达到74.4×10-20?cm2，吸收半峰宽达到了8nm。该晶体在可见光波段以及近红外波段有强的发射，在1073nm?处的发射截面达到了24.3×10-20cm2，该晶体可望成为一种新的激光晶体，并获得实际应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电子功能材料
，尤其是涉及一种作为具有宽吸收带的，适合GaN 二极管激光器泵浦的固态激光器工作物质的激光晶体材料。
技术介绍
自1960年美国的梅曼(T. H. Maiman)在实验室中用人造红宝石晶体专利技术了世界上第一台激光器以来，全固态激光器得到了飞速的发展。而1961年首次在CaF2 = Sm3+晶体中实现的激光输出揭开了大力研究三价稀土离子作为受激发射的激活离子固态激光晶体的序幕。到二十世纪80年代中期，随着半导体二极管的迅猛发展，利用其优异性能研制的二极管激光器(LD)作为新型泵浦源来替代传统的闪光灯泵浦源，被广泛的引入到激光器中，大大提高了激光器的输出效率，促进了激光技术的飞速发展。LD泵浦 激光器是指利用激光二极管作为泵浦源来激励激光晶体，产生激光振荡。这种新型的泵浦源的优点在于 LD具有高得多的光谱和空间亮度、高的光电转换效率、长的寿命和输出辐射在时间波形上有更大的灵活性。目前LD的发光波长己经从紫外延伸到中红外，这些范围覆盖了多种三价稀土离子的主要吸收带，吸收效率较高，避免了过多的热损耗。这种泵浦源对激光晶体的尺寸要求相对于闪光灯泵浦源要小的多，放宽了晶体生长的要求，相对更容易获得可以用于研制激光器的介质晶体。而且，小尺寸的晶体介质可以减少泵浦时的高能量存储和随之而来的激光晶体内在的热能，从而减少了激光器的热负荷。基于以上所述关于LD泵浦源的优点，这种新型泵浦源已成为目前激光器研制中最常用最主要的泵浦源。为了充分利用和发挥LD泵浦源的优势，就需要获得与其相匹配的优质激光晶体，其主要要求在于激光晶体要有较宽的吸收带。这是由于LD的半峰宽为疒3 nm，波长随温度变化率为O. 2^0. 3 nm/°C，所以较宽的吸收带不仅有利于激光晶体对泵浦光的吸收，而且降低了对器件温度控制的要求。长的荧光寿命(τ )。荧光寿命长的晶体能在上能级积累起更多的粒子，增加了储能能力，有利于器件输出功率或能量的提高。大的发射跃迁截面(σ)。由于脉冲和连续激光阈值分别与ο及ο · τ成反比。故而大的σ更有利于实现激光振荡。在当今激光晶体领域，尽管不断有新的研究方向和新型晶体出现，但对于三价Pr3+掺杂的晶体研究较少。Pr3+离子具有丰富的能级，其发射谱覆盖了紫外至中红外范围，当Pr3+离子的3Pj(J=0，1,2)能级被激发时，就可能辐射出红、橙、绿、蓝等可见光，从而有广泛的、潜在的应用前景。另外，1D2^ 3F4跃迁对应的I. 06-1. 07 μ m发射以及1D4 — 3H5跃迁对应的I. 3 μ m发射也是极为重要的发射波段。近年来，人们对GaN的研究得到了长足的发展，为Pr3+离子掺杂的晶体研究提供了优越的泵浦源。钨酸镥钾(KLu (WO4)2)晶体是一种物理性能较好的激光基质，Pr3+离子掺杂的KLu (WO4)2晶体将会有较好的性能，是一种良好的激光晶体。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于研制一种新的激光晶体，其在451nm处具有宽的吸收带，较大吸收发射截面，其能够很好的适用于GaN泵浦，具有较好的各种综合性能，能够实现较高质量的激光输出。KLu(WO4)2晶体属于单斜晶系，具有C2/m空间群结构，是一种很好的激光基质材料。P r离子作为激光激活离子可掺入晶格中，取代镥离子的晶格位置，其掺杂浓度在O. 5at9T3at%之间。该掺杂晶体1D2和3Ptl能级的室温荧光寿命分别是19.72 μ s和13. 40 μ S，其荧光寿命与Pr离子浓度有直接关系，可根据不同的需要掺入不同浓度的镨离子，以达到相应的目的。实验结果表明，在O. 77&七％的Pr3+= KLu(WO4)2晶体中，其在451nm附近的吸收半峰宽可达到8nm，吸收截面更是达到了 74.4X10_2° cm2。 本专利技术的技术方案如下具体的化学反应式K2C03+Lu203+4W03=2KLu (WO4) 2+C02K2C03+2ff03=K2ff207+C02所用的原料纯度及厂家权利要求1.一种掺镨钨酸镥钾激光晶体，其特征在于该晶体的分子式为Pr3+:KLu(W04)2，属于单斜晶系，具有C2/m空间群结构，晶胞参数为a=10.576A, b=10.214A, c=7.487A, β=130·68。，V=613.34A3，ζ=4，Dc=4· 63 s/3cm ο2.如权利要求I所述的掺镨钨酸镥钾激光晶体，其特征在于作为掺杂离子的Pr3+离子，其取代镥离子的晶格位置，其掺杂浓度在O. 5at9T3at%之间。3.—种权利要求I所述的掺镨钨酸镥钾激光晶体的制备方法，其特征在于该晶体采用助熔剂法生长，所用助熔剂为K2W2O7，浓度在50at 70at%之间，生长温度在955 985°C之间，降温速率为O. 5^1. 5V /天，晶体转速为5 30rpm。全文摘要本专利技术提供一种。该晶体属于单斜晶系，空间群为C2/m，晶胞参数为，β=130.68°，，Z=4，Dc=4.63 g/cm3。该晶体可采用助熔剂法生长。其吸收光谱在451nm处呈现很大的吸收，吸收截面达到74.4×10-20 cm2，吸收半峰宽达到了8nm。该晶体在可见光波段以及近红外波段有强的发射，在1073nm 处的发射截面达到了24.3×10-20cm2，该晶体可望成为一种新的激光晶体，并获得实际应用。文档编号C30B9/12GK102888654SQ201210406070公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日专利技术者王国富, 余意, 黄溢声, 张莉珍, 林州斌 申请人:中国科学院福建物质结构研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种掺镨钨酸镥钾激光晶体，其特征在于：该晶体的分子式为Pr3+:KLu(WO4)2，属于单斜晶系，具有C2/m空间群结构，晶胞参数为，Z=4，Dc=4.63？g/cm3。FDA0000228971681.jpg
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王国富，余意，黄溢声，张莉珍，林州斌，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：
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