专利名称：掺钕钼酸钆锂激光晶体及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及人工晶体及其生长领域，尤其是涉及一种作为固态激光器中的工作物质的激光晶体材料。
背景技术：
激光晶体是固体激光器的工作物质，它是指以晶体为基质，通过分立的发光中心吸收泵浦光能量并将其转化为激光输出的发光材料。固体激光工作物质由基质材料和激活离子组成，其各种物理和化学性质主要由基质材料决定，而其光谱特性和荧光寿命等则由激活离子的能级结构决定。自1960年，研制成功人造红宝石脉冲激光器以来，迄今为止，已发现了数百种激光晶体，但因各种原因，能真正得到实际应用的激光晶体只有十来种。
目前，应用最广泛的激光晶体是掺钕离子的钇铝石榴石(YAG)晶体，其具有较好的各种物理和化学性能，且易于生长出高光学质量、大尺寸的优质晶体。但它存在着吸收谱线窄，不适宜于用LD来进行泵浦的缺点，而LD泵浦将是今后激光泵浦源的发展方向。
目前国内外都在积极寻找各种物理、化学性能和机械性能优异，且易于生长出高光学质量、大尺寸并适合于LD泵浦的优质激光晶体材料。掺钕钼酸钆锂激光晶体及其制备方法和用途，其发明的目的就在于研制一种新的激光晶体，能够直接使用闪光灯和LD泵浦的，具有较高转换效率的激光晶体材料。
发明内容
本发明的目的就在于研制一种新的激光晶体Nd3+:LiGd(MoO4)2，能够直接使用闪光灯和LD泵浦的，具有较高转换效率的激光晶体材料。
Nd3+:LiGd(MoO4)2晶体属于四方晶系，具有I4(1)/a(C4h6)空间群结构。其中钕离子是作为掺杂离子，取代钆离子的晶格位置，钕的掺杂浓度在0.5at.％～15at.％之间，荧光寿命(τ)为0.1～0.2ms，其荧光寿命是钕离子浓度的函数，可根据不同的需要掺入不同浓度的钕离子。实验结果表明其可输出1.06和0.9μm左右波长的激光，可作为激光晶体。
Nd3+:LiGd(MoO4)2晶体是一种同成分熔化的化合物，是采用提拉法生长出的，按化学反应式的比例进行称样、混合、压片，而Nd2O3则按所需浓度加入。所用原料为
其主要生长条件如下生长是在白金坩锅中、富氧气体(如空气等)气氛下进行，晶体生长的参数为生长温度1030-1035℃左右，提升速度为0.5～1.0毫米/小时，晶体转速20～55转/分钟，生长出了高质量的Nd3+:LiGd(MoO4)2晶体。
将生长出的Nd3+:LiGd(MoO4)2晶体，在四圆衍射仪上进行了衍射数据的收集，结构分析表明，其属于四方晶系，空间群为I4(1)/a(C4h6)，晶胞参数为a＝b＝5.20，c＝11.32，V＝306.93，密度5.44g/cm3。
将生长出的Nd3+:LiGd(MoO4)2晶体，进行吸收光谱、荧光光谱及荧光寿命等的分析测试，结果表明掺4.1at.％Nd3+离子的Nd3+:LiGd(MoO4)2晶体的主吸收峰在804nm，其半峰宽为12nm，吸收跃迁截面为9.17×10-20cm2，在804nm处较大的半峰宽非常适合于采用AsGaAl半导体激光来进行泵浦，有利于激光晶体对泵浦光的吸收，提高泵浦效率。其在850nm-1400nm波段有三个非常宽的发射带，其中峰中心在1070nm处发射峰的半峰宽(FWHM)为14nm，荧光寿命为0.106ms，因为荧光寿命长的晶体能在上能级积累更多的粒子，增加了储能，有利于器件输出功率和输出能量的提高。因此，Nd3+:LiGd(MoO4)2晶体能得到较大功率的激光输出，是一种高转换效率、低成本、高光学质量和有实际应用前景及使用价值的激光晶体。
Nd3+:LiGd(MoO4)2晶体可用提拉法非常容易地生长出质量优良的晶体，生长速度快，晶体质地坚硬，具有良好的导热性能，有优良的光学特性，很容易用闪光灯泵浦和LD泵浦获得激光输出，激光输出波长为1.06和0.9μm左右，该晶体可作为一种较好的激光晶体。
具体实施例方式
实施例1提拉法生长掺杂浓度为1.0at.％Nd3+的Nd3+:LiGd(MoO4)2激光晶体。
将按配比准确称量好的Li2CO3、Gd2O3、MoO3、Nd2O3混合研磨均匀，压片后，放入φ60×40mm3的白金坩锅中，在马弗炉中于700℃固相反应24小时；取出后，重新研磨压片再升温至800℃反应48小时。将合成好的以上样品放入白金坩锅中，采用提拉法，在空气气氛中，生长温度为1035℃、晶体转速为38转/分钟，拉速为0.5毫米/小时的情况下，生长出了尺寸为25×20×20mm3的高质量的Nd3+含量为1.0at.％的Nd3+:LiGd(MoO4)2晶体。
权利要求
1.一种掺钕钼酸钆锂激光晶体，其特征在于该晶体的分子式为LiGd(MoO4)2，属于四方晶系，空间群为I4(1)/a(C4h6)，晶胞参数为a＝b＝5.20，c＝11.32，V＝306.093，Dc＝5.44g/cm3。
2.如权利要求1所述的激光晶体，其特征在于该晶体中Nd3+离子作为激光激活离子，掺杂于晶体中，取代晶体中Gd3+离子的晶格位置，其掺杂浓度在0.5at.-15at.％之间。
3.一种权利要求1的激光晶体的制备方法，其特征在于该晶体采用提拉法生长，以Gd2O3、Li2CO3、MoO3和Nd2O3为原料，按化学反应式的比例称样、混合、压片，而Nd2O3则按所需浓度加入，在白金坩锅中，富氧气氛下提拉生长出晶体，晶体生长的参数为生长温度1030-1035℃左右，提升速度为0.5～1.0毫米/小时，晶体转速为20～55转/分钟。
4.一种权利要求1的激光晶体的用途，其特征在于该晶体用于固体激光器中作为激光工作物质，使用闪光灯或激光二极管(LD)作为泵浦源，激发产生1.06和0.9μm左右波长的激光输出。
5.如权利要求4所述的激光晶体的用途，其特征在于用该晶体制成的固体激光器用于光谱学、生物医学、军事领域中。
全文摘要
掺钕钼酸钆锂激光晶体及其制备方法和用途涉及人工晶体领域。采用提拉法，在1035℃左右，以20－55转/分钟的晶体转速，0.5－1毫米/小时的拉速，生长出了高质量、较大尺寸的Nd
文档编号H01S3/16GK1837421SQ20051006399
公开日2006年9月27日 申请日期2005年3月25日 优先权日2005年3月25日
发明者王国富, 黄新阳, 林州斌, 胡祖树 申请人:中国科学院福建物质结构研究所