可调谐激光晶体掺铬钼酸镁钠及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种可调谐激光晶体掺铬钼酸镁钠及其制备方法。采用熔盐顶部籽晶法，以55～80at.%的Na2Mo2O7作为助熔剂，生长参数为：降温速率0.5～3℃/天,生长温度800～880℃，转速5～30转/分钟,生长出质量较好、尺寸较大的Cr3+:Na2Mg5(MoO4)6晶体，其中Cr3+掺杂浓度为0.2at.%～5at.%。该晶体属于三斜晶系，具有P-1空间群结构，α=107.00°，β=104.76°，γ=103.30°，Z=1。该晶体具有机械性能适中、可调谐激光波段宽、发射截面大等特点，是一种较好的可调谐激光晶体材料。
【专利说明】可调谐激光晶体掺铬钼酸镁钠及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电子功能材料【技术领域】，尤其是涉及一种作为可调谐固态激光器中工作物质的激光晶体材料。
【背景技术】
[0002]可调谐激光是指在一定波长范围内(即宽光谱间隔内)激光波长可以连续改变的激光。可调谐激光技术，在科学技术和国防建设上具有十分重要的意义。可调谐激光器是各种激光光谱技术研究的主要技术设备，也是光学、光电子学、医学、生物学等研究的重要光源。在军事上，可调谐激光器将是未来光电子对抗的重要激光光源之一，如激光雷达，激光通信，激光水下探测和通信，激光遥感，激光致盲等。
[0003]自1963年L.F.Johnson等人采用闪光灯泵浦，在掺Ni2+的MgF2晶体中实现了第一个固态可调谐激光运转(L.F.Johnson R.E.Dietz&H.J.Guggenheim, J.Phys.Rev.Lett.，11(1963)318)以来，人们发现了很多可调谐激光晶体，如Ti3+:A1203、Cr3+:Mg2SiO4,Cr3+:LiSrAlF6、Cr3+ = BeAl2O4等，但由于各种原因，大多数可调谐激光晶体只限于作实验室工具，无法推向工业应用。目前研究最多的、已进入应用领域的可调谐激光晶体是Cr3+IBeAl2O4 (紫翠宝石)、Ti3+:Al203 (掺钛蓝宝石)和 Cr3+:LiCaAlF6Xr3+:LiSrAlF6,但是从晶体的可调谐波长范围、吸收系数、发射截面、泵浦方式和生长工艺等因素来综合考虑，目前还没有一种晶体能够很好地满足人们的需求，因此新型可调谐激光晶体的研究开发仍然受到人们的关注 。
[0004]钥酸镁钠(Na2Mg5(MoO4)6)晶体属于三斜晶系，是一种较为理想的激光基质材料。镁离子(Mg2+)在晶格中与氧离子(O2+)形成八面体配位，可以被铬离子(Cr3+)取代，由于Mg2+的离子半径大于Cr3+的离子半径，它们之间存在的离子半径以及化合价方面的差异，将有望降低掺杂后Cr3+离子在Na2Mg5(MoO4)6基质中所处的晶场强度，从而得到宽的可调谐波长范围。因而，掺Cr3+钥酸镁钠(Cr3+ = Na2Mg5(MoO4)6)晶体有望成为一种新型的可调谐激光晶体材料。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就在于研制一种新的可调谐激光晶体，能够用短脉冲激光、Q开关激光或连续半导体激光泵浦的可调谐激光晶体材料。
[0006]Na2Mg5(MoO4)6 晶体属于三斜晶系，P-1 空间群，a=6.94A,b=8.58A,c= 10.23A，
z=l。铬离子(Cr3+)可以取代晶格中的镁离子，其掺杂浓度在0.2at.%~5at.%之间。
[0007]掺铬钥酸镁钠激光晶体可用顶部籽晶助熔剂法进行生长。我们通过实验找到了生长Cr3+ = Na2Mg5(MoO4)6晶体的最佳助熔剂=Na2Mo2O7，助熔剂在所配制的总原料中占的比例为55~80at.%，生长温度为800~880°C，降温速率为0.5~3°C /天，晶体转速为5~30rpm，生长周期为15~30天。经过一个周期(15~30天)后，得到质量较好的Cr3+ = Na2Mg5(MoO4)6晶体(见实施例1)。得到的晶体外形、光学均匀性良好，不解理、不潮解。[0008]具体的化学反应式如下:
[0009]Na2C03+5Mg0+6Mo03=Na2Mg5 (MoO4) 6+C02
[0010]Na2C03+2Mo03=Na2Mo207+C02 个
[0011]利用四圆衍射仪对生长出来的Cr3+ = Na2Mg5(MoO4)6晶体进行衍射数据收集，经分析得其结构，该晶体属于三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数:a=6.94A，b=8.58A，c=10.23A，
α =107.00。，β =104.76°，y =103.30° , ￥=531 A3? Z=10
[0012]所用的原料纯度及厂家:
[0013]
【权利要求】
1.一种掺铬钥酸镁钠可调谐激光晶体，其特征在于:所述晶体的分子式为Cr3+INa2Mg5(MoO4)6,属于三斜晶系，a=6.94A，b=8.58A, C= 10.23A，α =107.00。，β =104.76°，y =103.30° , V=53lA3, Z=10
2.如权利要求1所述的激光晶体，其特征在于:作为掺杂离子的Cr3+离子，其掺杂浓度为 0.2at% ~5at%。
3.—种权利要求1或2所述激光晶体的制备方法，采用熔盐顶部籽晶法，其特征在于:所用助熔剂为Na2Mo2O7，助熔剂在使用原料中所占的浓度为55~80at.%，生长温度800~880℃，降温速率为0.5~3°C /天，晶体转速为5~30rpm。
【文档编号】G02F1/355GK103898609SQ201410128467
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】张莉珍, 王国富, 林州斌, 黄溢声 申请人:中国科学院福建物质结构研究所