一种铝酸钇复合晶体及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种铝酸钇复合晶体及其制备方法，属于激光晶体领域。该铝酸钇复合晶体包括：工作介质、以光胶的方式键合在工作介质端部的不掺杂基质，该工作介质为掺杂铝酸钇晶体，不掺杂基质为纯铝酸钇晶体。本发明实施例提供的铝酸钇复合晶体，通过在掺杂铝酸钇晶体的端部以热扩散键合方式键合铝酸钇晶体，得到铝酸钇复合晶体，其键合面处光学质量均匀，不存在晶体与晶体间的界面，避免了激光损耗现象，并利于提高激光器的输出效率和输出功率。
【专利说明】
一种铝酸钇复合晶体及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及激光晶体领域，特别涉及一种铝酸钇复合晶体及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 铝酸钇(YAl O3，简称YAP)是一种2μπι波段的激光基质晶体材料，由于2μπι波段激光 对人眼安全，大气传输特性好，对战场烟雾穿透能力强，保密性好，可用光纤传输，水分子吸 收适中（介于1.5微米和2.94微米之间），除了将其用作中、长波红外光学参量振荡器(OPO) 的栗浦源外，还在激光雷达、新一代激光测距、通信、目标指示等其它武器装备以及医疗和 环境保护等领域都有非常重要的应用前景，对于国防建设和国家安全有着重要意义。随着 中、长波红外固体激光器件输出功率要求的提高，激光栗浦源输出功率水平需要不断升高， 在高功率运转条件下，产生的大量"废热"会引发激光晶体严重的热效应，从而严重制约激 光器输出功率水平的提升，并对光束质量和激光器的脉冲稳定性造成破坏。因此，要获得高 功率的激光输出，需尽可能地削弱激光运转时晶体的热效应。
[0003]目前，通常利用晶体键合技术制备得到的复合晶体来削弱激光运转时晶体的热效 应，具体是将掺杂有激活离子的激光晶体作为工作介质，将不掺杂激活离子的纯的激光晶 体作为基质，通过将基质键合在工作介质的端部，以通过晶体之间的键合提高激光工作介 质的散热能力，减少激光增透膜层(其镀制在基质上）的热致损伤。如此既提高了激光器件 的输出功率水平，又提高了其转换效率，改善了光束质量，有效地解决了高功率运转条件下 工作介质热效应问题。而对于YAP晶体来说，现有技术提供了一种掺钕铝酸钇(NchYAP)和铝 酸钇复合激光晶体的制备方法，其通过将晶面方向为(〇 1 〇)或（1 〇〇)或(〇〇 1)的Nd: YAP单晶 衬底作大面积籽晶，在YAP单晶的结晶温度下，在电阻加热液相外延炉中与含有YAP多晶料 的助熔剂饱和溶液接触的两个界面上生长等厚的YAP单晶，形成YAP/Nd: YAP/YAP复合晶体。
[0004] 发明人发现现有技术至少存在以下问题：
[0005] 现有技术提供的YAP/Nd: YAP/YAP复合晶体中，YAP与Nd: YAP之间的键合界面处光 学质量不均匀，如此会在应用时造成很大的激光损耗，而且，该方法对制造设备要求苛刻， 工序复杂，周期长，成本高且只适合制造小尺寸复合晶体。
【发明内容】
[0006] 本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种键合面处光学质量均匀，避 免造成激光损耗且容易制备的铝酸钇复合晶体及其制备方法。具体技术方案如下：
[0007] 第一方面，本发明实施例提供了一种铝酸钇复合晶体，所述铝酸钇复合晶体包括： 工作介质、以光胶的方式键合在所述工作介质的端部的基质，所述工作介质为掺杂错酸?乙 晶体，所述基质为铝酸钇晶体。
[0008] 具体地，作为优选，所述掺杂铝酸钇晶体中掺杂有0.1 % -50 %原子浓度的激活离 子。
[0009] 具体地，作为优选，所述激活离子选自Nd、Ho、Tm、Er、Yb、Ce中的至少一种。
[0010]第二方面，本发明实施例提供了上述的铝酸钇复合晶体的制备方法，所述方法包 括：
[0011] 步骤a、分别对掺杂铝酸钇晶体和铝酸钇晶体进行活化处理，以使所述掺杂铝酸钇 晶体的键合面上带有氢键悬挂键，同时使所述铝酸钇晶体的键合面上带有氢氧悬挂键，或 者以使所述掺杂铝酸钇晶体的键合面上带有氢氧悬挂键，同时使所述铝酸钇晶体的键合面 上带有氢键悬挂键；
[0012] 步骤b、通过直接键合技术，将所述铝酸钇晶体的键合面与所述掺杂铝酸钇晶体的 键合面以光胶的方式预键合，得到铝酸钇预键合晶体；
[0013] 步骤c、对所述铝酸钇预键合晶体进行真空热处理，随后进行真空退火处理，得到 错酸纪复合晶体。
[0014] 具体地，作为优选，所述方法还包括:在进行所述步骤a之前，对所述掺杂铝酸钇晶 体和所述铝酸钇晶体的键合面进行抛光处理，使所述键合面的光洁度大于等于10-5,粗糙 度小于等于10埃。
[0015] 具体地，作为优选，所述步骤a中所述活化处理通过如下方式进行:通过使用酸性 洗液浸泡所述掺杂铝酸钇晶体或所述铝酸钇晶体，以使所述掺杂铝酸钇晶体或所述铝酸钇 晶体的键合面上带有氢键悬挂键；
[0016] 通过使用碱性洗液浸泡所述掺杂铝酸钇晶体或所述铝酸钇晶体进行活化处理，以 使所述掺杂铝酸钇晶体或所述铝酸钇晶体的键合面上带有氢氧悬挂键。
[0017] 具体地，作为优选，所述酸性洗液为质量浓度为5 % -98 %的硝酸溶液、盐酸溶液、 磷酸溶液、氢氟酸溶液、硫酸溶液、乙酸溶液、乙二酸溶液、苯甲酸溶液或者水杨酸溶液。
[0018]所述碱性洗液为质量浓度为5 % -50 %的氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水、乙胺 水溶液或乙二胺水溶液。
[0019] 具体地，作为优选，通过使用应力仪来观察所述铝酸钇预键合晶体的键合面的应 力情况。
[0020] 具体地，作为优选，所述步骤c中，所述真空热处理的操作参数如下：真空度低于9 X HT3Pa，热处理温度大于等于500°C，热处理时间大于等于24小时。
[0021 ]具体地，作为优选，所述真空退火处理的操作参数如下：真空度低于3 X HT3Pa，退 火处理温度大于等于400°C，退火处理时间大于等于12小时。
[0022] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0023] 第一方面，本发明实施例提供的铝酸钇复合晶体，通过在掺杂铝酸钇晶体的端部 以光胶方式键合铝酸钇晶体，得到铝酸钇复合晶体，其键合面处光学质量均匀，不存在晶体 与晶体间的界面，避免了激光损耗现象，并利于提高激光器的输出效率和输出功率。
[0024] 第二方面，本发明实施例提供的铝酸钇复合晶体的制备方法，通过使掺杂铝酸钇 晶体和铝酸钇晶体的键合面上分别任选地形成氢键悬挂键或者氢氧悬挂键，通过氢键和氢 氧键的吸附性结合，以实现在两者之间以光胶的方式进行键合。随后通过真空热处理和真 空退火处理，以在两者之间形成光学质量均匀的键合面，不存在晶体与晶体之间的界面，避 免了界面激光损耗。同时，由于本发明实施例采用了无胶热键合技术，其对设备的要求简 单，操作简单，制备周期短，成本低廉，适用于各种尺寸及形状的复合晶体，具有极大的经济 适应性。
【附图说明】
[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0026] 图1是本发明实施例提供的基质键合在工作介质相对的两端的铝酸钇复合晶体的 结构示意图。
[0027]附图标记分别表示：
[0028] 1工作介质，
[0029] 2 基质。
【具体实施方式】
[0030]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。
[0031] 第一方面，本发明实施例提供了一种铝酸钇复合晶体，该铝酸钇复合晶体包括:工 作介质、以光胶的方式键合在工作介质的端部且与工作介质的光轴相同的基质，工作介质 为掺杂铝酸钇晶体，基质为铝酸钇晶体。
[0032] 本发明实施例通过在掺杂铝酸钇晶体的端部以光胶方式键合铝酸钇晶体，得到铝 酸钇复合晶体，其键合面处光学质量均匀，不存在晶体与晶体间的界面，避免了激光损耗现 象，并利于提高激光器的输出效率和输出功率。
[0033] 可以理解的是，（1)利用现有技术提供的晶体生长方法，由于在生长好的晶体端面 进行熔融之后继续进行晶体生长，在该熔融处就会形成一个晶体与晶体间的界面，该界面 的存在可能会导致应力不均匀以及其他缺陷产生，从而在激光器使用过程中造成激光损 耗。而本发明实施例提供提供的铝酸钇复合晶体并不存在上述的晶体与晶体间的界面，避 免了上述缺陷，利于提高激光器的激光性能。（2)在本发明实施例中，所述"以光胶的方式键 合"还可以理解为无胶键合或者热扩散键合。（3)在本发明实施例中，工作介质为掺杂铝酸 ?乙晶体，而基质为不掺杂的纯铝酸纪晶体。
[0034] 其中，在本发明实施例提供的铝酸钇复合晶体中，工作介质和基质的轴向可以相 同，也可以不相同。作为优选，掺杂铝酸钇晶体和铝酸钇晶体的轴向可以同时为a轴晶向、b 轴晶向或c轴晶向，以对应形成a轴晶向的铝酸钇复合晶体、b轴晶向的铝酸钇复合晶体或c 轴晶向的铝酸钇复合晶体。即对于铝酸钇复合晶体来说，优选选用同轴向的基质和工作介 质，以获得同轴向的铝酸钇复合晶体，进而提高激光效率。
[0035] 另外，本发明实施例对铝酸钇复合晶体的结构并不作具体限定，其可以为本领域 常见的任何结构，例如柱状、片状、锥状等。本发明实施例提供的铝酸钇复合晶体中，基质2 可以键合在工作介质1的一端，也可以键合在工作介质1相对的两端。附图1图示了基质2键 合在工作介质1相对的两端的铝酸钇复合晶体的结构，根据图1所示的结构，该铝酸钇复合 晶体还具有以下优点：由于将未掺杂任何激活离子的铝酸钇晶体键合在工作介质的端部， 形成端帽，由于其不会受到张力的影响，既不会产生形变也不会发生断裂，利于提高光束质 量和输出可靠性。同时，这还利于激光器的设计，使激光器的部分系统安装在铝酸钇晶体基 质上，这样可保证在工作时全部的掺杂铝酸钇晶体（即增益介质)均能够受到冷却系统的冷 却作用，保证其不会由于晶体发热而受到影响。此外，铝酸钇复合晶体基质的外端面上具有 镀膜面，这样镀膜面和激光器中受热应力最大的面隔离分开，有效防止温度敏感的膜层发 生变化，提高激光膜层的抗激光损伤和破坏能力。
[0036] 具体地，该铝酸纪复合晶体中，掺杂铝酸纪晶体为铝酸纪晶体中掺杂有激活离子， 在本发明实施例中，掺杂铝酸钇晶体中掺杂有0.1%_50%原子浓度的激活离子，并且该激 活离子选自Nd(钕）、Ho(钬）、Tm(铥）、Er(铒）、Yb(镱）、Ce(铈）中的至少一种。由于掺杂不同 的激活离子将获得不同的激光波长，所以，根据实际所需的激光波长来确定掺杂铝酸钇晶 体中所掺杂的激活离子。举例来说，掺铥可以获得1.91μπι和1.96μπι的激光波长;掺钬可以获 得2.05μπι的激光波长;掺钕可以获得1.053μπι和1.047μπι的激光波长;掺铒可以获得1.7μπι和 2.8μπι的激光波长等。并且，上述激活离子在掺杂铝酸钇晶体的原子浓度(即原子百分含量） 可以根据实际所需的激光强度在0.1%_50%之间选择，举例来说，上述激活离子的原子浓 度可以为1%、2%、3%、5%、7%、10%、12%、15%、18%、21%、25%、30%、35%、38%、 40 %、43 %、46at %、50at %等。具体地，对于通用激光晶体，钕掺杂原子浓度为0.1%_ 1.5%，钬和铥掺杂原子浓度为0.1 %-10%，铒的掺杂原子浓度为0.1 %-50%。
[0037] 第二方面，本发明实施例提供了上述铝酸钇复合晶体的制备方法，该方法包括以 下步骤：
[0038] 步骤101、分别对掺杂铝酸钇晶体和铝酸钇晶体进行活化处理，以使掺杂铝酸钇晶 体的键合面上带有氢键悬挂键，同时使铝酸钇晶体的键合面上带有氢氧悬挂键，或者以使 掺杂铝酸钇晶体的键合面上带有氢氧悬挂键，同时使铝酸钇晶体的键合面上带有氢键悬挂 键。
[0039] 步骤102、通过直接键合技术，将铝酸钇晶体的键合面与掺杂铝酸钇晶体的键合面 以光胶的方式预键合，得到铝酸钇预键合晶体。
[0040] 步骤103、对铝酸钇预键合晶体进行真空热处理，随后进行真空退火处理，得到铝 酸钇复合晶体。
[0041] 铝酸钇晶体为正交晶系晶体，由于其各轴向晶格常数和热膨胀系数不同且差别较 大，在光胶过程中容易造成轴向匹配以及热膨胀系数不同的问题，从而造成无胶热键合的 失败。而本发明实施例提供的方法，通过使掺杂铝酸钇晶体和铝酸钇晶体的键合面上分别 任选地形成氢键悬挂键或者氢氧悬挂键，通过氢键和氢氧键的吸附性结合，以实现在两者 之间以光胶的方式进行键合。随后通过真空热处理和真空退火处理，以在两者之间形成光 学质量均匀的键合面，不存在晶体与晶体之间的界面，避免了界面激光损耗。同时，由于本 发明实施例采用了无胶热键合技术，其对设备的要求简单，操作简单，制备周期短，成本低 廉，适用于各种尺寸及形状的复合晶体，具有极大的经济适应性。
[0042] 由于晶体键合面的形貌对于无胶热键合的效果有直接影响，当晶体键合面平整度 差，表面粗糙度高时，两个晶体键合面之间会产生空洞，严重时甚至无法完成光胶键合。所 以，为了保证光胶键合的效果，本发明实施例优选对铝酸钇晶体及掺杂铝酸钇晶体的键合 面进行平滑加工使其达到键合质量要求，然后进行抛光处理，以使其达到所需的光洁度和 粗糙度。具体地，在进行步骤101之前，对掺杂铝酸钇晶体和铝酸钇晶体的键合面进行抛光 处理，使键合面的光洁度优于10-5级，粗糙度小于等于10埃。其中，本领域技术人员可以理 解的是，光洁度即表面质量，在激光光学元件总规范-G JB1525-92中规定(第三页，3.4.1表 面质量标注方法）：第一组数字表示擦痕等级，第二组数字表示麻点等级。10-5级即表示为： 最大擦痕尺寸为0.0Imm，最大麻点直径为0.05mm。即在本发明实施例中，键合面的最大擦痕 尺寸应当小于0.0 lmm，最大麻点直径应当小于0.05mm。
[0043] 在步骤101中，可以通过多种方式来进行上述活化处理，以在晶体键合面上形成氢 键悬挂键或者氢氧悬挂键。作为优选，本发明实施例中通过如下方式进行活化处理:通过使 用酸性洗液浸泡掺杂铝酸钇晶体或铝酸钇晶体，以使掺杂铝酸钇晶体或铝酸钇晶体的键合 面上带有氢键悬挂键;通过使用碱性洗液浸泡掺杂铝酸钇晶体或铝酸钇晶体进行活化处 理，以使掺杂铝酸钇晶体或铝酸钇晶体的键合面上带有氢氧悬挂键。举例来说，当在掺杂铝 酸钇晶体的键合面上形成氢键悬挂键时，则在铝酸钇晶体的键合面上形成氢氧悬挂键;反 之，当在掺杂铝酸钇晶体的键合面上形成氢氧悬挂键时，则在铝酸钇晶体的键合面上形成 氣键悬挂键。
[0044] 由于经过抛光后，晶体的键合面上会存在大量的有机物(诸如石蜡、油漆等）、金属 颗粒(铁、铜等）、无极杂质颗粒(灰尘、气体分子、磨料颗粒等)等杂质，这些杂质在抛光面上 会形成污染，导致在后续热处理和退火过程中使键合面上形成空洞、气泡等缺陷。所以，本 发明实施例将该酸性洗液限定为质量浓度为5%_98%的硝酸溶液、盐酸溶液、磷酸溶液、氢 氟酸溶液、硫酸溶液、乙酸溶液、乙二酸溶液、苯甲酸溶液或者水杨酸溶液。将该碱性洗液限 定为质量浓度为5 % -50 %的氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水、乙胺水溶液或乙二胺水溶 液。举例来说，该酸性洗液的质量浓度可以为10 %、20 %、30 %、40 %、50 %、60 %、70 %、 80%、90%、95 %等，另外，该酸性洗液还可以选用市售未经稀释的硝酸、盐酸、磷酸、乙酸、 乙二酸等。该碱性洗液的质量浓度为5%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%等， 并且上述氢氧化钠(氢氧化钾)溶液可以为氢氧化钠(氢氧化钾)的水溶液或者氢氧化钠(氢 氧化钾）的乙醇溶液。通过使用上述碱性洗液或者酸性洗液清洗后，键合面上将不存在明显 的水纹、划痕以及附着物等，而且还能再键合面上形成具有活性的氢氧键或者氢键。
[0045] 本发明实施例步骤102通过直接键合技术将铝酸钇晶体的键合面与掺杂铝酸钇晶 体的键合面以光胶的方式预键合。
[0046] 在本发明实施例中，上述直接键合技术对于本领域技术人员来说是常见的。本领 域技术人员的常规做法是将两个晶体的键合面对准，然后选择性地进行施压或者也可以不 进行施压处理。步骤102中，由于对铝酸钇晶体和掺杂铝酸钇晶体的键合面已经进行了上述 活化处理，所以两者在以光胶的方式进行键合时，基于氢键和氢氧键的分子间吸附力，能够 促使两个晶体以表面原子悬挂的断键光胶在一起，从而实现稳定均匀的光胶预键合，并且 晶体之间的键合面不存在明显气泡，不易脱离。举例来说，在实际操作过程中，将需要键合 的晶体的抛光面对准，优选在抛光面的中心施加一适当的压力，即可完成光胶预键合。
[0047] 进一步地，为了便于观察光胶键合中铝酸钇预键合晶体的应力情况，并且，当工作 介质和基质的轴向相同时，为了保证其中各个晶体之间的轴向的高精度匹配，以获得高质 量的铝酸钇预键合晶体。在步骤102中，通过使用应力仪来观察铝酸钇预键合晶体的键合面 的应力情况，以确保轴向匹配。其中，应力仪为本领域所常见的，本发明实施例并不对其作 具体限定。
[0048]待进行光胶预键合后，本发明实施例通过步骤103对铝酸钇预键合晶体进行真空 热处理，随后进行真空退火处理，得到铝酸钇复合晶体。通过真空热处理以使铝酸钇晶体和 掺杂铝酸钇晶体间发生聚合反应，将原来的氢键转变为强的共价键，从而完成键合。通过真 空退火处理，以对完成键合的晶体的键合界面释放应力，保证键合面的光学均匀性，且防止 所形成的铝酸钇复合晶体发生开裂等。本领域技术人员可以理解的是，可以采用本领域常 规手段来完成上述真空热处理和真空退火处理，从而实现上述效果。
[0049]作为优选，该真空热处理的操作参数如下：真空度低于9 X KT3Pa,热处理温度大于 等于500°C，热处理时间大于等于24小时。举例来说，该真空度可以为8.5 X l(T3Pa、7 X 10一 3Pa、6 X 10-3Pa、5 X 10-3Pa、4 · 5 X 10-3Pa、4 X 10-3Pa、3 · 8 X 10-3Pa、3 · 6 X 10-3Pa、3 · 4 X 10-3Pa、 3 · 2 X 10-3Pa、3 · I X 10-3Pa等，热处理温度可以为600°C、700°C、800°C、900°C、950°C、1000 °C、1100°C、1200°C、1300°C等，热处理时间可以为24小时、26小时、28小时、30小时等。
[0050] 通过上述真空热处理后，所得到的复合晶体不开裂，键合面无散射，无气泡。
[0051 ] 作为优选，该真空退火处理的操作参数如下:真空度低于3 X HT3Pa，退火处理温度 大于等于400°C，退火处理时间大于等于12小时。举例来说，退火时的真空度可以为2.5 X 10-3Pa、2 · 0 X 10-3Pa、1 · 5 X 10-3Pa、I X 10-3Pa等，退火处理温度可以为500°C、600°C、700°C、 800 °C、900 °C、950 °C、1000 °C、1100 °C、1200 °C、1300 °C 等，退火处理时间可以为 12小时、14小 时、16小时、18小时、20小时、24小时等。通过上述真空热处理后，将进一步保证所得到的铝 酸钇复合晶体不开裂，键合面无散射，无气泡，这对于提高晶体的光学质量具有重要的意 义。
[0052] 以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。
[0053] 在以下具体实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商 建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。 [0054] 实施例1
[0055] 将掺杂铝酸钇晶体和铝酸钇晶体的键合面进行抛光处理，使各自的键合面达到键 合质量要求。然后，将掺杂铝酸钇晶体在质量浓度为5%的稀硝酸中浸泡30分钟，以使掺杂 铝酸钇晶体的键合面上带有氢键悬挂键，将铝酸钇晶体在质量浓度为5 %的NaOH的乙醇溶 液中浸泡30分钟，使铝酸钇晶体的键合面上带有氢氧悬挂键。然后将上述各晶体取出用去 离子水冲洗并擦拭干净。在使用应力仪观察键合晶体的应力情况以实现高精度轴向匹配的 情况下，通过直接键合技术，将铝酸钇晶体的键合面与掺杂铝酸钇晶体的键合面对准并施 压，以使键合面以光胶的方式预键合，得到铝酸钇预键合晶体。将该铝酸钇预键合晶体放入 真空键合炉中，保持真空度为3X KT3Pa,温度为IKKTC，热处理时间为24小时。随后，将热处 理后的样品放入马弗炉中，保持真空度为2 XHT3Pa,真空退火时间为24小时，退火温度为 500°C。完成上述两块晶体键合后，继续按着上述步骤键合另一端的错酸纪晶体，最终完成 中间为掺杂铝酸钇晶体，两端为未掺杂的铝酸钇晶体的铝酸钇复合晶体。其中，掺杂铝酸钇 晶体中掺杂有原子浓度为2.5%的铥。
[0056] 在白光或氦氖激光下，用肉眼观测该铝酸钇复合晶体的键合面，其无气泡、无开 裂、无散射，利于降低该铝酸钇复合晶体于使用过程中的产生的热效应。
[0057] 实施例2-12
[0058] 以下各实施例的操作步骤基本与实施例1相同，区别请参见表1，其中表1中掺杂铝 酸钇晶体规格一列中所掺杂的激活离子的质量以原子浓度计。在掺杂铝酸钇晶体活化处理 和铝酸钇晶体活化处理这两列中，碱性洗液和酸洗洗液的质量以质量浓度计。
[0059]表 1
[0062]在白光或氦氖激光下，用肉眼观测上述各实施例制备得到的铝酸钇复合晶体的键 合面，其无气泡、无开裂、无散射。可见，本发明实施例提供的铝酸钇复合晶体，其键合面处 光学质量均匀，不存在晶体与晶体间的界面，避免了激光损耗现象及热效应现象，利于提高 激光器的输出效率和输出功率。
[0063] 实施例13
[0064] 本实施例分别利用实施例1提供的铝酸钇复合晶体以及现有技术利用晶体生长法 制备得到的铝酸钇复合晶体作为激光器的工作介质（其中，这两个复合晶体的工作介质内 均掺杂有原子浓度为4%的铥），并对该激光器进行性能测试，结果如表2所示：
L0066」可见，相比现有技术利用晶体熔融生长法制备得到的铝酸钇复合晶体，本发明实 施例提供的铝酸钇复合晶体具有更高的光学质量，使得所制备的激光器的输出功率及输出 效率更高。
[0067]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发 明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围 之内。
【主权项】
1. 一种铝酸钇复合晶体，其特征在于，所述铝酸钇复合晶体包括:工作介质、以光胶的 方式键合在所述工作介质的端部的基质，所述工作介质为掺杂铝酸钇晶体，所述基质为铝 酸钇晶体。2. 根据权利要求1所述的铝酸钇复合晶体，其特征在于，所述掺杂铝酸钇晶体中掺杂有 0.1 % -50 %原子浓度的激活离子。3. 根据权利要求2所述的铝酸钇复合晶体，其特征在于，所述激活离子选自Nd、Ho、Tm、 Er、Yb、Ce中的至少一种。4. 权利要求1-3任一项所述的铝酸钇复合晶体的制备方法，其特征在于，所述方法包 括： 步骤a、分别对掺杂铝酸钇晶体和铝酸钇晶体进行活化处理，以使所述掺杂铝酸钇晶体 的键合面上带有氢键悬挂键，同时使所述铝酸钇晶体的键合面上带有氢氧悬挂键，或者以 使所述掺杂铝酸钇晶体的键合面上带有氢氧悬挂键，同时使所述铝酸钇晶体的键合面上带 有氢键悬挂键； 步骤b、通过直接键合技术，将所述铝酸钇晶体的键合面与所述掺杂铝酸钇晶体的键合 面以光胶的方式预键合，得到铝酸钇预键合晶体； 步骤c、对所述铝酸钇预键合晶体进行真空热处理，随后进行真空退火处理，得到铝酸 ?乙复合晶体。5. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括:在进行所述步骤a之 前，对所述掺杂铝酸钇晶体和所述铝酸钇晶体的键合面进行抛光处理，使所述键合面的光 洁度优于10-5级，粗糙度小于等于10埃。6. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a中所述活化处理通过如下 方式进行:通过使用酸性洗液浸泡所述掺杂铝酸钇晶体或所述铝酸钇晶体，以使所述掺杂 铝酸钇晶体或所述铝酸钇晶体的键合面上带有氢键悬挂键； 通过使用碱性洗液浸泡所述掺杂铝酸钇晶体或所述铝酸钇晶体进行活化处理，以使所 述掺杂铝酸钇晶体或所述铝酸钇晶体的键合面上带有氢氧悬挂键。7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述酸性洗液为质量浓度为5%-98% 的硝酸溶液、盐酸溶液、磷酸溶液、氢氟酸溶液、硫酸溶液、乙酸溶液、乙二酸溶液、苯甲酸溶 液或者水杨酸溶液。 所述碱性洗液为质量浓度为5 % -50 %的氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水、乙胺水溶 液或乙二胺水溶液。8. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b中，通过使用应力仪来观察 所述铝酸钇预键合晶体的键合面的应力情况。9. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤c中，所述真空热处理的操作 参数如下:真空度低于9 X l(T3Pa，热处理温度大于等于500°C，热处理时间大于等于24小时。10. 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述真空退火处理的操作参数如下： 真空度低于3Xl(T3Pa，退火处理温度大于等于400°C，退火处理时间大于等于12小时。
【文档编号】C30B29/24GK106087055SQ201610425940
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】张月娟, 李兴旺, 莫小刚, 王永国, 李洪峰, 王军杰
【申请人】北京雷生强式科技有限责任公司