镁镱铒三掺杂铌酸锂激光晶体及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102797038A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102797038A(43)申请公布日2012.11.28(21)申请号201210283677.1(22)申请日2012.08.10(71)申请人中国科学院上海光学精密机械研究所地址201800上海市嘉定区800－211邮政信箱(72)发明人张沛雄杭寅张连翰戴根发何明珠(74)专利代理机构上海新天专利代理有限公司31213代理人张泽纯(51)Int.Cl.C30B29/30(2006.01)C30B15/20(2006.01)H01S3/16(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图22页(54)发明名称镁镱铒三掺杂铌酸锂激光晶体及其制备方法(57)摘要一种镁镱铒三掺杂铌酸锂激光晶体及其制备方法，属于单晶生长领域。该激光晶体采用提拉法生长，在晶体生长配方中初始原料为MgO，Yb2O3，Er2O3，Li2CO3和Nb2O5粉末，首先进行配料，混料和压料，接着进行块料烧结，然后放入提拉炉中进行生长，生长过程中遵循化料、下种、引晶、缩颈、放肩、等径生长、拉脱和退火步骤。最后对生长出来的晶体进行极化处理。本发明生长的镁镱铒三掺杂铌酸锂激光晶体具有较长的荧光寿命，较大的吸收和发射截面。该晶体有望在全固态中红外波段激光器中应用。CN1027938ACN102797038A权利要求书1/1页1.一种镁镱铒三掺杂铌酸锂激光晶体，其特征在于该晶体的分子式为：EraYbbMgcLi6-2a-3b-3c-5dNbdO3,其中a为Er3+的掺杂浓度，其取值范围为0.1~1.5mol%；b为Yb3+的掺杂浓度，其取值范围为0.1~3mol%；c为Mg2+的掺杂浓度，其取值范围为0.1~5mol%；6-2a-3b-3c-5d和d为Li+和Nb5+的摩尔量百分比，满足(6-2a-3b-3c-5d)/d=0.942~0.960。2.权利要求书1所述的镁镱铒三掺杂铌酸锂激光晶体的制备方法，其特征在于该方法包括下列步骤：①晶体生长的初始原料为MgO，Yb2O3，Er2O3，Li2CO3和Nb2O5粉末，选定a，b，c的取值，根据分子式EraYbbMgcLi6-2a-3b-3c-5dNbdO3称取原料；②晶体生长：将所述的原料充分混合均匀，压制成块状，接着进行块料烧结，先升温到750度煅烧3~6小时，接着继续升温到1150度煅烧6~8小时自然降至室温，然后将烧结完成的多晶块料放入提拉炉中进行生长，生长气氛为空气，提拉速度的范围为0.3~0.8mm/h和转速为12~15r/min；③晶体极化：在晶体两端加上电压，电流密度为5~7mA/cm2，同时对晶体进行加热，温度达到1195~1210度，持续极化时间为6~8小时。2CN102797038A说明书1/3页镁镱铒三掺杂铌酸锂激光晶体及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及激光晶体材料的制备方法，尤其是一种镁镱铒三掺杂铌酸锂激光晶体的制备方法。背景技术[0002]铌酸锂晶体由于集压电，铁电，光电，声电和二阶光学非线性等性质于一身，已经被成功运用于集成装置中，比如光调制器，声光调制器等。除此之外，铌酸锂晶体还能被当做激光晶体使用，相比于其他激光晶体基质，铌酸锂有更突出的应用前景，比如当掺入稀土离子后，结合激活离子的光放大和基质晶体的非线性特性，能够实现晶体的自倍频激光输出。所以近10年来已经成为科学工作者的研究热点。但是，铌酸锂晶体本身的光致折射率效应往往会限制其激光放大输出，难于实现高功率激光输出，幸运的是，当掺入镁后，能够大大提升晶体的光致折射率变化阈值，为自倍频的激光输出提供了前提条件。[0003]铒离子由于内层4f电子从亚稳态能级到基态能级的受激跃迁能提供光通讯窗口波长1.5微米的光放大，而一直成为人们研究的重点。但是，铒离子在980nm的吸收却是很弱，这就大大降低了激光实验中的泵浦效率，而镱离子在980nm处有很强的吸收，并且镱离子的荧光峰与铒离子的吸收峰有很强的重叠，能量传递效率很高，所以选择镱离子作为铒离子的敏化离子，提供泵浦效率是可行的。[0004]本发明提出一种镁镱铒三掺杂铌酸锂激光晶体及其制备方法，解决现有铒掺杂的铌酸锂激光晶体在泵浦效率、光致折射率效应和荧光寿命不好的问题，使其有望成为中红外波段固体激光器中优秀的放大增益介质，运用于光通讯等领域。发明内容[0005]本发明提供了一种镁镱铒三掺杂铌酸锂激光晶体及其制备方法，该晶体有望在中红外波段激光器中应用。[0006]本发明的技术解决方案如下：一种镁镱铒三掺杂铌酸锂激光晶体，该晶体的分子式为：EraYbbMgcLi6-2a-3b-3c-5dNbdO3,其中a为Er3+的掺杂浓度，其取值范围为0.1~1.5mol