三价稀土铈和镱离子共掺钇铝石榴石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*CN101899710A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101899710A(43)申请公布日2010.12.01(21)申请号201010250481.3(22)申请日2010.08.10(71)申请人中山大学地址510275广东省广州市海珠区新港西路135号(72)发明人钟玖平梁宏斌苏锵周建英(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人陈卫(51)Int.Cl.C30B29/28(2006.01)C30B15/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称三价稀土铈和镱离子共掺钇铝石榴石激光晶体及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种三价稀土铈和镱离子共掺钇铝石榴石激光晶体及其制备方法。三价稀土铈和镱离子共掺钇铝石榴石激光晶体的化学组成表示式为：(Y1-x-yYbxCey)3Al5O12，其中：x的取值范围为0.01≤x≤0.95，y的取值范围为：0.001≤y≤0.05。该晶体材料在蓝光激发下，在1030纳米左右有最强的近红外荧光发出，荧光寿命在0.1-2.0毫秒之间。三价稀土铈和镱离子共掺钇铝石榴石激光晶体的制备方法是采用熔体直拉法，所用的装置是中频感应加热提拉式单晶炉。这种制备方法可以在高温下生长大尺寸三价稀土铈和镱离子共掺钇铝石榴石激光晶体。CN10897ACN101899710A权利要求书1/1页1.一种三价稀土铈和镱离子共掺钇铝石榴石激光晶体材料，其化学组成表示式为：(Y1-x-yYbxCey)3Al5O12，其中：x的取值范围为0.01≤x≤0.95，y的取值范围为：0.001≤y≤0.05。2.按权利要求1所述三价稀土铈和镱离子共掺钇铝石榴石激光晶体材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：首先将原料按化学组成式准确称量，充分混合均匀，进行压料后放入中频感应加热提拉炉中，采用高温熔体直拉法生长单晶材料。3.按权利要求2所述的三价稀土铈和镱离子共掺钇铝石榴石激光晶体材料的制备方法，其特征在于所述的原料为高纯稀土氧化物和氧化铝。2CN101899710A说明书1/3页三价稀土铈和镱离子共掺钇铝石榴石激光晶体及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种三价稀土铈和镱离子共掺钇铝石榴石激光晶体及其制备方法。背景技术3+132[0002]三价稀土镱离子(Yb)的电子构型为4f，仅有两个电子态，即基态F7/2和激发态2-122F5/2，两者的能量间隔为10000cm。在晶格配位场作用下，F7/2和F5/2能级发生分裂，在上22能级F5/2最低的Stark能级和下能级F7/2的子能级之间，将形成准三能级的激光产生机制。当Yb3+离子掺杂于石榴石系列晶体中时，其吸收峰在900-1100纳米区域，最强发射波长在1030纳米左右。[0003]随着体积小、寿命长、效率高的激光二极管(LD)泵浦源的出现，Yb3+离子作为发光中心的晶体材料已成为新一代高功率全固态激光材料。相比于三价钕离子(Nd3+)、铒离子(Er3+)等稀土离子，Yb3+离子具有能级结构简单、本征量子缺陷低、辐射量子效率高、能级寿命长、吸收和发射光谱宽等特点，其晶体材料更适合应用于激光二极管泵浦的激光器件。[0004]由于半导体泵浦源InGaAs二极管的激光输出功率升高、稳定性增强和价格下降，人们对高功率、小型化激光器的追求将变为现实。因此，适应InGaAs二极管输出波长的Yb3+离子掺杂激光晶体日益受到重视，特别是Yb3+离子掺杂激光晶体在核聚变、通信和军事上具有巨大应用潜力。[0005]但是，利用InGaAs二极管作激光泵浦源，Yb3+离子掺杂晶体的激光输出系统是一个准三能级系统。准三能级系统的一个最大缺陷就是基态能级和激光跃迁的终止能级属于同一个能级多重态，使得激光阈值比较高。本发明的三价稀土铈和镱离子共掺钇铝石榴石激光晶体利用稀土离子间的能量传递机制，采用蓝光激发，克服了InGaAs二极管作激光泵浦源所导致的准三能级缺陷，适用于GaN蓝光二极管泵浦激光器。发明内容[0006]本发明的目的是克服现有稀土镱离子单掺钇铝石榴石晶体激光阈值高的问题，提供一种蓝光激发的三价稀土铈和镱离子共掺钇铝石榴石激光晶体材料。[0007]本发明的另一个目的是提供上述三价稀土铈和镱离子共掺钇铝石榴石激光晶体的制备方法。[0008]本发明的三价稀土铈和镱离子共掺钇铝石榴石激光晶体材料，具有如下化学组成表示式：(Y1-x-yYbxCey)3Al5O12，其中：x的取值范围为0.01≤x≤0.95，y的取值范围为：0.001≤y≤0.05。该晶体材料在蓝光激发下，在1030纳米左右有最强的近红外荧光发出，荧光寿命在0.1-2.0毫秒之间。三价稀土铈和镱离子共掺钇铝石榴石激光晶体的制备方法是采用