一种钨酸盐激光晶体基质及其制备方法与流程

本发明属于光电功能晶体材料领域，具体涉及一种钨酸盐激光晶体基质及其制备方法。

背景技术：

全固态激光器(dpl)具有体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、寿命长、光束质量高等优点，市场需求十分巨大。而其核心材料就是激光晶体介质材料，具有高效率，物化性能稳定，低的热耗散晶体成为当今研究热点，在高功率激光运转中常常有大量的热产生，这对晶体的热导率要求很高，而常常会导致晶体开裂，输出激光束质量显著下降。众所周知，热产生除了与晶体质量有关外，还以晶体内掺杂激活离子间的交叉弛豫带来的能量损耗，因此，寻找低能量损耗的晶体基质一直式研究重点。此外要求晶体具有稳定的激光质量输出。为了解决在高功率激光运转中常常有大量的热产生，这对晶体的热导率要求很高，而常常会导致晶体开裂，输出激光束质量显著下降，本发明提供一种钨酸盐激光晶体基质及其制备方法。

技术实现要素：

本发明目的提供一种具有长阳离子间距的钨酸盐晶体材料，该钨酸盐晶体的化学式为：na5gd(wo4)4，该晶体属于四方结构，空间群i41/a，与商用的kgd(wo4)2相比较其稀土离子gd³⁺离子间距更长离子间的能量传递弱，因此能量耗散少，可实现高浓度发光离子的掺杂，效率更高。

本发明的目的是为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钨酸盐激光晶体基质，该钨酸盐激光晶体的化学式为：na5gd(wo4)4。

该类化合物属于四方晶系，空间群为i41/a，晶体学参数见表1。其结构主要特征为孤立的[wo4]^2-阴离子基团网格结构，金属离子na⁺/gd³⁺填充在由三维网格构建的空腔之中。

本发明还提供上述一种钨酸盐激光晶体基质的制备方法，该晶体采用熔盐顶部籽晶法生长，所用助熔剂为na2wo4，所述溶质na5gd(wo4)4与助熔剂摩尔比为5：1-2：1之间，按化学计量比称取na2co3，gd2o3，wo3原料，在玛瑙研钵中充分研磨；将上述混合料置入铂金坩锅中，生长温度950-1000℃，转速5-20转/分钟，降温速率0.5-2℃/天，最后生长出na5gd(wo4)4晶体。

本发明的有益效果：

1)本发明提供一种钨酸盐激光晶体基质及其制备方法，该钨酸盐晶体的化学式为：na5gd(wo4)4，该晶体属于四方结构，空间群i41/a，与商用的kgd(wo4)2相比较，其稀土离子gd³⁺离子间距更长，离子间的能量传递弱，因此能量耗散少，可实现高浓度发光离子的掺杂，效率更高；

2)该钨酸盐晶体可采用顶部籽晶法进行生长，所用助熔剂为na2wo4。

3)本发明通过在双钨酸盐中构建孤立的阴离子基团结构，增大稀土离子间距，减少离子间能量传递过程的耗散，制备方法简单，容易生长出尺寸大的单晶。

附图说明

图1为na5gd(wo4)4的结构图；

具体实施方式

为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

将反应物na2co3，gd2o3，wo3按照助熔剂na2wo4与熔质na5gd(wo4)4摩尔比3：1称量，研磨充分后装入φ50×50mm铂金坩埚中，然后放入程序控制的熔盐炉中，用10h从室温加热到1050℃，并在1050℃下保温48h，缓慢降温至结晶点，并控制温度高于结晶点0.5℃，引入籽晶接触熔液面，籽晶方向(001)，以1.5℃/天的降温速率降温，晶转速率为20转/分钟，晶体生长结束后，将晶体提拉出液面，以10℃/h冷却到室温，然后关闭炉子。

表1na5gd(wo4)4晶体学数据

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种钨酸盐激光晶体基质及其制备方法，属于激光晶体材料领域。该钨酸盐晶体的化学式为：Na5Gd(WO4)4，属于四方晶系I41/a空间群。其晶胞参数为α=β=γ=90°，a=11.4937Å，b=11.4937Å,c=11.3998Å,Z=4。还提供了上述钨酸盐激光晶体的制备方法，采用熔盐顶部籽晶法，以Na2WO4作为助熔剂，生长参数为：生长温度950‑1000℃，转速5‑20转/分钟，降温速率0.5‑2℃/天，生长出Na5Gd(WO4)4晶体。本发明的晶体可以在固体激光器中作为激光工作物质使用。

技术研发人员：王国强;李凌云
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：2019.03.21
技术公布日：2019.05.28