專利名稱：摻釹鉬酸釔鈉激光晶體及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人工晶體生長領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
激光晶體是固體激光器的工作物質(zhì)，它是指以晶體為基質(zhì)，通過分立的發(fā)光中心吸收泵浦光能量并將其轉(zhuǎn)化為激光輸出的發(fā)光材料。固體激光工作物質(zhì)由基質(zhì)材料和激活離子組成，其各種物理和化學(xué)性質(zhì)主要由基質(zhì)材料決定，而其光譜特性和熒光壽命等則由激活離子的能級結(jié)構(gòu)決定。自1960年，研制成功人造紅寶石脈沖激光器以來，迄今為止，已發(fā)現(xiàn)了數(shù)百種激光晶體，但因各種原因，能真正得到實際應(yīng)用的激光晶體只有十來種。
目前，應(yīng)用最廣泛的激光晶體是摻釹離子的釔鋁石榴石(YAG)晶體，其具有較好的各種物理和化學(xué)性能，且易于生長出高光學(xué)質(zhì)量、大尺寸的優(yōu)質(zhì)晶體。但它存在著吸收譜線窄，不適宜于用LD來進(jìn)行泵浦的缺點，而LD泵浦將是今后激光泵浦源的發(fā)展方向。
目前國內(nèi)外都在積極尋找各種物理、化學(xué)性能和機(jī)械性能優(yōu)異，且易于生長出高光學(xué)質(zhì)量、大尺寸并適合于LD泵浦的優(yōu)質(zhì)激光晶體材料。釹離子由于具有較好的光譜性能，廣泛地被用作激活離子。摻釹鉬酸釔鈉激光晶體及其制備方法和用途，其發(fā)明的目的就在于研制一種新的激光晶體，能夠直接使用閃光燈和LD泵浦的，具有較高轉(zhuǎn)換效率能發(fā)射1060nm激光的晶體材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于研制一種新的激光晶體Nd3+:NaY(MoO4)2，能夠直接使用閃光燈和LD泵浦的，具有較高轉(zhuǎn)換效率的激光晶體材料。Nd3+:NaY(MoO4)2晶體屬于四方晶系，具有I4(1)/a空間群結(jié)構(gòu)。其中釹離子是作為摻雜離子，取代釔離子的晶格位置，釹的摻雜濃度在0.5at.％～15at.％之間，熒光壽命(τ)為0.1～0.2ms，其熒光壽命是釹離子濃度的函數(shù)，可根據(jù)不同的需要摻入不同濃度的釹離子。實驗結(jié)果表明其可輸出1060nm左右波長的激光，可作為激光晶體。
Nd3+:NaY(MoO4)2晶體是一種同成分熔化的化合物，是采用提拉法生長出的，按化學(xué)反應(yīng)式的比例進(jìn)行稱樣、混合、壓片、燒結(jié)，而Nd2O3則按所需濃度加入。所用原料為

其主要生長條件如下生長是在鉑金坩鍋中、富氧氣氛(如空氣等)下進(jìn)行，晶體生長的參數(shù)為生長溫度1140℃左右，提升速度為0.5～1.0毫米/小時，晶體轉(zhuǎn)速10～30轉(zhuǎn)/分鐘，生長出了高質(zhì)量的Nd3+:NaY(MoO4)2晶體。
將生長出的Nd3+:NaY(MoO4)2晶體，在四圓衍射儀上進(jìn)行了衍射數(shù)據(jù)的收集，結(jié)構(gòu)分析表明，其屬于四方晶系，空間群為I4(1)/a，晶胞參數(shù)為a＝b＝5.20，c＝11.33，V＝3063，Dc＝4.69g/cm3。
將生長出的Nd3+:NaY(MoO4)2晶體進(jìn)行吸收光譜、熒光光譜及熒光壽命等的分析測試，結(jié)果表明摻1.0at.％Nd3+離子的Nd3+:NaY(MoO4)2晶體的主吸收峰在805nm處，其吸收系數(shù)為3.78cm-1，半峰寬(FWHM)為10nm，吸收截面5.92×10-20cm2，該晶體在805nm處較大的半峰寬適合于采用AsGaAl半導(dǎo)體激光來泵浦，有利于激光晶體對泵浦光的吸收，提高泵浦效率。另外，其在波長1060nm處有強(qiáng)的熒光發(fā)射峰，發(fā)射躍遷截面1.49×10-20cm2，半峰寬為12.6nm，熒光壽命為108μs，因為熒光壽命長的晶體能在上能級積累更多的粒子，增加了儲能，有利于器件輸出功率和輸出能量的提高。因此，Nd3+:NaY(MoO4)2晶體能得到較大功率的激光輸出，是一種高轉(zhuǎn)換效率、低成本、高光學(xué)質(zhì)量和有實際應(yīng)用前景及使用價值的激光晶體。
Nd3+:NaY(MoO4)2晶體可用提拉法非常容易地生長出質(zhì)量優(yōu)良的晶體，生長速度快；晶體的維氏硬度為314VDH，硬度適中，便于加工；具有良好的導(dǎo)熱性能；有優(yōu)良的光學(xué)特性；很容易用閃光燈泵浦和LD泵浦獲得激光輸出，激光輸出波長為1060nm左右，該晶體可作為一種較好的激光晶體。
具體實施例方式
實施例1提拉法生長摻雜濃度為1.0at.％Nd3+的Nd3+:NaY(MoO4)2激光晶體。
將按配比準(zhǔn)確稱量好的Na2CO3、Y2O3、MoO3、Nd2O3混合研磨均勻，壓片后，放入Ф80×80mm3的剛玉坩鍋中，在馬弗爐中于650℃固相反應(yīng)24小時；取出后，重新研磨壓片再升溫至850℃反應(yīng)24小時。將合成好的以上樣品放入Ф50×40mm3的鉑金坩鍋中，采用提拉法，在空氣氣氛中，生長溫度為1140℃，晶體轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分鐘，拉速為1毫米/小時的情況下，生長出了尺寸為Ф24×40mm3的高質(zhì)量的Nd3+:NaY(MoO4)2晶體。經(jīng)ICP測試表明晶體中Nd3+離子含量為1at.％。
權(quán)利要求
1.一種摻釹鉬酸釔鈉激光晶體，其特征在于該晶體的分子式為Nd3+:NaY(MoO4)2，釹離子的摻雜濃度在0.5at.％～15at.％之間，屬于四方晶系，空間群為I4(1)/a，晶胞參數(shù)為a＝b＝5.20，c＝11.33，V＝3063，Dc＝4.69g/cm3。
2.一種權(quán)利要求1的摻釹鉬酸釔鈉激光晶體的制備方法，其特征在于該晶體采用提拉法生長。
3.如權(quán)利要求2所述的摻釹鉬酸釔鈉激光晶體的制備方法，其特征在于該方法中，晶體生長的參數(shù)為生長溫度1140℃左右，提升速度為0.5～1.0毫米/小時，晶體轉(zhuǎn)速為10～30轉(zhuǎn)/分鐘。
4.一種權(quán)利要求1的摻釹鉬酸釔鈉激光晶體的用途，其特征在于該晶體用于固體激光器中作為激光工作物質(zhì)。
全文摘要
摻釹鉬酸釔鈉激光晶體及其制備方法和用途涉及人工晶體領(lǐng)域。采用提拉法，在1140℃左右，以10～30轉(zhuǎn)/分鐘的晶體轉(zhuǎn)速，0.5～1毫米/小時的拉速，生長出了高質(zhì)量、較大尺寸的Nd
文檔編號C30B15/00GK1966780SQ200510119538
公開日2007年5月23日 申請日期2005年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月14日
發(fā)明者王國富, 李修芝, 林州斌, 張莉珍 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所