一种Nd掺杂氟化锶钙晶体及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于激光晶体材料领±或，具体地涉及到一种钕离子掺杂的Ca1^xSrxF2 (0<χ<1)激光晶体。
【背景技术】
[0002]固体激光器是用固体激光材料作为工作物质的激光器，包括掺杂的玻璃、晶体或透明陶瓷等固体材料。自第一台固体激光器红宝石激光器问世以来，固体激光技术取得了很大的发展，包括工作物质、泵浦光源、工作物质结构的改变，并且在结构、输出功率、转换效率及光束质量方面都有了很大进步。而目前寻求新波长的新的工作物质是固体激光器的一个发展趋势。
[0003]在稀土离子掺杂的固体激光材料中，掺杂Nd3+的激光材料由于能够提供I μπι激光而备受重视。Nd3+掺杂的二价阳离子氟化物晶体(MeF2，Me = Ca、Sr、Ba等)由于其在非线性折射率、声子能量、易于大尺寸生长等方面具有众多优势，从而获得更好的实际应用，并且目前Nd = CaF2晶体已取得了一些令人满意的激光输出结果。但在Ca ^xSrxF2 (0<χ<1)混晶中掺入Nd3+，通过改变0&匕与SrF 2配比(即X的数值)，来实现近红外波段发射波长的可调控，以满足实际应用中对激光波长的特定需求，这样的报道并没有出现。
【发明内容】
[0004]本发明旨在进一步拓展激光晶体材料的类型，本发明提供了一种发光波长可调控的Nd掺杂氟化锶钙晶体、其制备方法以及其发光波长的调控方法。
[0005]本发明提供了一种发光波长可调控的Nd掺杂氟化锶钙晶体，所述Nd掺杂氟化锶钙晶体为Nd离子掺杂的CahSrxF2晶体，其中，0〈χ〈1，Nd 3+的掺杂浓度为
0.08at.% -2.0at.% ο
[0006]较佳地，所述Nd掺杂氟化锶钙晶体在近红外波段下，发光波长为1050?1063nm。
[0007]又，本发明提供了一种上述Nd掺杂氟化锶钙晶体的制备方法，包括:
1)根据所述Nd掺杂氟化锶钙晶体的组成，称取NdF3、CaFjPSrF 2，混合后作为原料粉体；
2)采用步骤I)称取的原料粉体，通过熔体法生长晶体。
[0008]较佳地，PbF2作为除氧剂，加入量为Ca ^SrxF2的0.1?2wt%，优选范围为0.2?
1.0wt % ο
[0009]较佳地，所述熔体法生长晶体的方法包括温度梯度法或坩祸下降法。
[0010]较佳地，温度梯度法的工艺参数包括:
坩祸材料采用高纯石墨，坩祸底部可以不放籽晶，或放入经X射线衍射仪精确定向端面法线方向为[111]的0&匕或SrF2单晶棒，晶体生长在真空下或高纯氩气氛下进行；
在1300-1500°C下熔融原料粉体后开始晶体生长，降温速率为I一3°C /小时，100-150小时晶体生长完成，之后以15-30°C /小时的降温速率降温至室温。
[0011]较佳地，坩祸下降法的工艺参数包括:
坩祸材料采用铂金或石墨坩祸，坩祸底部可以不放籽晶，或放入经X射线衍射仪精确定向端面法线方向为[111]的0&匕或SrF2单晶棒，晶体生长在真空下或高纯氩气氛下进行；
在1300-1500 °C下熔融原料粉体后开始晶体生长，坩祸下降速率为0.5-2mm/小时，150-300小时晶体生长完成，之后以15-30°C /小时的降温速率降温至室温。
[0012]此外，本发明还提供了一种上述Nd掺杂氟化锶钙晶体的发光波长的调控方法，通过改变所述晶体中Ca、Sr之间的浓度配比，实现在近红外波段下，晶体发光波长在1050-1063nm之间的调控。
[0013]本发明的有益效果:
本发明具体地涉及到一种钕离子掺杂的CahSrxF2(0〈χ〈1)激光晶体，属于激光晶体材料领域。本发明是在CahSrxF2 (0<χ<1)混晶中掺入Nd3+，通过改变x的数值，实现Nd离子近红外I μπι波段发光波长的调控，波长调控范围是1050?1063nm。
【附图说明】
[0014]图1为本发明实施例1中生长的Nd = Caa5Sra5F2晶体在796nm闪光灯泵浦下产生的发射光谱。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
[0016]本发明属于激光晶体材料领±或，具体地涉及到一种钕离子掺杂的Ca1^xSrxF2 (0<χ<1)激光晶体。
[0017]1、本发明针对Nd离子掺杂的CahSrxF2(0〈x〈I)激光晶体实现近红外发射波长的调控。所述Ca^SrxF2激光晶体是一种CaF 2_SrF^晶。
[0018]2、当三价的稀土离子Nd3+掺入到Ca ^SrxF2混晶中，通过改变CaF 2与SrF2的浓度配比(即X的数值)，来调控Nd3+在Ca ^xSrxF2混晶中形成的发光中心的结构，获得不同波长的发射光谱。通过改变X的数值，实现Nd离子近红外I ym波段发光波长的调控，波长调控范围是1050?1063nm。
[0019]3、本发明所述的三价阳离子Nd3+掺杂浓度优选为0.08at.% ~2.0at.%。所述的Ca1JrxF2激光晶体，X的取值范围为:0〈χ〈1。
[0020]4、NchCahSrxF2单晶的生长方法可以为坩祸下降法和温度梯度法，对于坩祸下降法和温度梯度法，坩祸材料分别采用铂金坩祸或石墨坩祸，坩祸底部不放籽晶或放入经X射线衍射仪定向端面法线方向为[111]的0&匕或SrF2单晶棒，晶体生长在高真空度下或高纯氩气氛下进行。
[0021]图1所示为采用本发明专利生长的Nd = Caa5Sra5F2晶体在796nm闪光灯泵浦下产生的发射光谱，其中Nd:CaF2晶体的峰值为1054nm和1063nm，Nd: SrF2晶体的峰值为1050nm和1056nm，而NchCaci 5Srtl 5F2晶体的峰值为1052nm和1057nm，分别处在NchCaF2晶体和Nd: 3冲2晶体的峰值范围1050nm?1054nm，1056nm?1063nm内，通过改变CaF 2与SrF 2的浓度配比可以实现在1050nm?1054nm，1056nm?1063nm范围之间新波长的输出。
[0022]所述晶体的制备方法包括:
1、原料配方:初始原料采用NdF3,CaFjP SrF 2，其中掺杂NdFj^摩尔浓度在
0.08at.%?2.0at.%之间，CaF；^ SrF 2按摩尔比(l_x):x进行配料，其中x为Oat.% -1OOat.%0除氧剂PbF2的加入量为Ca ^SrxF2的0.1?2wt%，优选范围为0.2?
1.0wt% ；
2、采用熔体法生长NchCahSrxF2晶体:按上述原料配方比例称取所有原料，充分混合均匀后装入坩祸内，采用熔体法生长上述晶体；
3、上述晶体的生长方法可以为温度梯度法或坩祸下降法；
对于温度梯度法，坩祸材料采用高纯石墨，坩祸底部可以不放籽晶，或放入经X射线衍射仪精确定向端面法线方向为[111]的0&匕或SrF2单晶棒，晶体生长在高真空度下或高纯氩气氛下进行；
对于坩祸下降法，坩祸材料采用铂金或石墨坩祸，坩祸底部可以不放籽晶，或放入经X射线衍射仪精确定向端面法线方向为[111]的0&&或SrF2单晶棒，晶体生长在高真空度下或高纯氩气氛下进行；
4、发射光谱的测试:将上述生长的Nd:Cai_xSrxF2晶体切割成片，光学抛光后在FLSP920荧光光谱仪上测试室温发射光谱，泵浦源采用波长为796nm闪光灯。
[0023]下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能