专利名称：掺铒钨酸锂钡钆激光晶体及其制备方法和用途的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种作为固态激光器中的工作物质的激光晶体材料。
背景技术：
激光晶体是固体激光器的工作物质，它是指以晶体为基质，通过分立的发光中心 吸收泵浦光能量并将其转化为激光输出的发光材料。固体激光工作物质由基质材料和激活 离子组成，其各种物理和化学性质主要由基质材料决定，而其光谱特性和荧光寿命等则由 激活离子的能级结构决定。自I960年，研制成功人造红宝石脉冲激光器以来，迄今为止，已 发现了数百种激光晶体，但因各种原因，能真正得到实际应用的激光晶体只有十来种。目前，应用最广泛的激光晶体是掺钕离子的钇铝石榴石(YAG)晶体，其具有较好 的各种物理和化学性能，且易于生长出高光学质量、大尺寸的优质晶体。但它存在着吸收谱 线窄，不适宜于用LD来进行泵浦的缺点，而LD泵浦将是今后激光泵浦源的发展方向。目前国内外都在积极寻找各种物理、化学性能和机械性能优异，且易于生长出高 光学质量、大尺寸并适合于LD泵浦的优质激光晶体材料。Er3+离子的能级丰富，发射波长 从可见到近红外共有九个跃迁通道，其中1. 5 μ m和3. 0 μ m两个波段的激光发射分别对应 4I1372 — 4I1572和4111/2 — 4I15Z2能级之间的跃迁。1. 5 μ m激光对人眼安全，人体细胞组织对 3. 0 μ m激光强烈吸收，因此以Er3+离子为激活离子的激光晶体在通讯和医疗等领域应用前 景广阔。
发明内容
本发明的目的就在于研制一种新的激光晶体Er3+ = Li3Ba2Gd3(WO4)8，能够直接使用 闪光灯和LD泵浦的，具有较高转换效率的激光晶体材料。Er3+ = Li3Ba2Gd3(WO4)8晶体属于单 斜晶系，具有C2/c空间群结构。其中Er3+离子是作为掺杂离子，取代钆离子的晶格位置，铒 的掺杂浓度在lat. % 15at. %之间，荧光寿命(τ )为3 4ms，其荧光寿命是铒离子浓度 的函数，可根据不同的需要掺入不同浓度的铒离子。实验结果表明其可输出1.55μπι左右 波长的激光，可作为激光晶体。掺铒钨酸锂钡钆激光晶体及其制备方法我们经过实验找到了生长 Er3+ILi3Ba2Gd3(WO4)8晶体的较理想的助熔剂=Li2WO4,以及最佳的生长条件，并生长出了高 质量的晶体Er3+:Li3Ba2Gd3(TO4)8(见实施例1)。具体的化学反应式如下3Li2C03+4BaC03+3Gd203+16W03 = 2Li3Ba2Gd3 (WO4) 8+7C02 个Li2C03+W03 = Li2W04+C02 个所用的原料纯度及厂家如下 助熔剂方法生长掺铒钨酸锂钡钆激光晶体，其主要生长条件如下所用助熔剂为 Li2WO4,助熔剂与Li3Ba2Gd3(WO4)8的摩尔比控制在40 60at%之间，生长温度在850 1000°C之间，降温速率为0. 5 2°C /天，晶体转速为5 30rpm。将生长出的Er3+ Li3Ba2Gd3 (WO4) 8晶体，在四圆衍射仪上进行了衍射数据的 收集，结构分析表明，其属于单斜晶系，具有C2/c空间群结构，晶胞参数为a=5.217A， b=12.763A,c = 19.204，β = 91.928° V=1277.9A3，Dc = 7. 147g/cm3将生长出的Er3+ = Li3Ba2Gd3(WO4)8晶体，进行吸收光谱、荧光光谱及荧光寿命等的 分析测试，结果表明铒离子掺杂浓度为3. 14at. %&Er3+:Li3Ba2Gd3(W04)8晶体的主吸收峰 在1495nm处，吸收截面为1. 28 X lO^cm2 (E//X偏振)，吸收截面为2. 27 X lO^cm2 (E//Y偏 振)，吸收截面为1. 10\10_2°(^2伍//2偏振)。另外，其在波长1550nm附近有一个强的发射 峰，E//X偏振在1534nm处发射跃迁截面为0. 17 X 10"20cm2, E//Y偏振在1533nm处的发射截 面为0. 86 X l(T2°cm2，E//Z偏振在1534nm处发射截面为0. 14X l(T2°cm2，荧光寿命为3. 87ms， 荧光寿命长的晶体能在上能级积累更多的粒子，增加了储能，有利于器件输出功率和输出 能量的提高。因此，Er3+ = Li3Ba2Gd3(WO4)8晶体能得到较大的输出，是一种高转换效率、低成 本、高光学质量和有实际应用前景及使用价值的激光晶体。从上所述可见，本发明的掺铒钨酸锂钡钆激光晶体，具有能够用熔盐法非常容易 地生长出质量优良的晶体，生长工艺稳定，具有良好的导热性能，有优良的光学特性，很容 易用闪光灯泵浦和LD泵浦获得激光输出，激光输出波长为550nm和1500nm左右，该晶体可 作为一种较好的激光晶体。
具体实施例方式实施例1 以Li2WO4为助熔剂生长生长掺杂浓度为6at. % Er3+的 Er3+:Li3Ba2Gd3 (WO4)8 激光晶体。生长原料按Li3Ba2Gd3(WO4)8 Li2WO4 = 1 3 (摩尔比)配制，掺入 6at% 的 Er3+ 离子。采用熔盐顶部籽晶法，在Φ60X50mm钼坩锅中，生长温度为950 — 900°C之间，以 1°C /天的降温速率，30转/分钟的晶体转速，生长出了尺寸为40X16X 12mm3的高质量 的Er3+ = Li3Ba2Gd3(WO4)8晶体。经ICP(等离子发射光谱)分析表明晶体中Er3+离子含量 3. 14at%。
权利要求
一种掺铒钨酸锂钡钆激光晶体，其特征在于该晶体的分子式为Er3+:Li3Ba2Gd3(WO4)8，属于单斜晶系，具有C2/c空间群，晶胞参数为c＝19.204，β＝91.928°Dc＝7.147g/cm3。F2009101120705C0000011.tif,F2009101120705C0000012.tif,F2009101120705C0000013.tif
2.如权利要求1所述的掺镱钨酸锂钡钆激光晶体，其特征在于在该晶体中，Er3+离子 作为掺杂离子，取代晶体中Gd3+离子的晶格位置，其掺杂浓度在lat._15at. %之间。
3.—种权利要求1所述的掺铒钨酸锂钡钆激光晶体的制备方法，其特征在于该晶体 采用熔盐顶部籽晶法生长，所用助熔剂为Li2WO4,摩尔浓度控制在40at 60at %之间，生长 温度在850 1000°C之间，降温速率为0. 5 2°C /天，晶体转速为5 30rpm。
4.一种权利要求1的掺铒钨酸锂钡钆激光晶体的用途，其特征在于该晶体用于固体 激光器中作为激光工作物质，使用闪光灯或激光二极管作为泵浦源，激发产生1500nm左右 波长的激光输出。
全文摘要
本发明涉及人工晶体领域，特别是涉及一种激光晶体掺铒钼酸锂钡钆(Er3+:Li3Ba2Gd3(WO4)8)及其制备方法和用途。该方法采用Li2WO4为助熔剂，降温速率为0.5～2℃/天，转速为5～30转/分钟，生长出了高质量、较大尺寸的Er3+:Li3Ba2Gd3(WO4)8晶体。该晶体属单斜晶系，具有C2/c空间群结构。该晶体是一种新型的激光晶体，可产生1500nm左右波长的激光输出。用该晶体制成的固体激光器可用于光谱学、生物医学、军事等诸多领域中。
文档编号C30B9/06GK101928988SQ200910112070
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者张莉珍, 李 浩, 林州斌, 王国富 申请人:中国科学院福建物质结构研究所