专利名称：掺铒钼酸锂钡钇激光晶体及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
掺铒钼酸锂钡钇激光晶体及其制备方法和用途，它涉及光电子功能材料技 术领域中的人工晶体和晶体生长领域，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。Ei^+离子的能 级丰富，发射波长从可见到近红外共有九个跃迁通道，其中1.5toi和3.(mm两 个波段的激光发射分别对应4113/2 —4115/2和4111/2 — 4115/2能级之间的跃迁。1.5Pm 激光对人眼安全，人体细胞组织对3.0Pm激光强烈吸收，因此以Ei^离子为激活 离子的激光晶体在通讯和医疗等领域应用前景广阔。
发明内容
本发明的目的就在于研制一种新的激光晶体Er3+: Li3Ba2Y3(Mo04)8，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。Er3+: Li3Ba2Y3(Mo04)8晶体属于单斜晶系，具有C2/c空间群结构。其中铒离子是作为 掺杂离子，取代钇离子的晶格位置，铒的掺杂浓度在3&%左右时，荧光寿命(t ) 为5 7ms，其荧光寿命是铒离子浓度的函数，可根据不同的需要掺入不同浓度的 铒离子。实验结果表明其可输出1500nm左右波长的激光，可作为激光晶体。
掺铒钼酸锂钡钇激光晶体及其制备方法我们经过实验找到了生长Er3+: LbBa2Y3(Mo04)8晶体的较理想的助熔剂Li2Mo04，以及最佳的生长条件，并生 长出了高质量的晶体Er3+:Li3Ba2Y3(Mo04)s (见实施例1)。 具体的化学反应式如下
3Li2C03 + 4BaC03 + 3Y203 + 16Mo03 = 2Li3Ba2Y3(Mo04)8 + 7C02T Li2C。3+ Mo03= Li2Mo04+ C02T 所用的原料纯度及厂家如下-
药品名纯度厂家
Er20399.999%中科院长春应用化学研究所
Y20399.999%中科院长春应用化学研究所
Li2C0399.9%国药集团试剂有限公司
BaC0399.99%国药集团试剂有限公司
Mo0399.99%中国医药集团上海化学试剂 公司
助熔剂方法生长掺铒钼酸锂钡钇激光晶体，其主要生长条件如下所用助 熔剂为Li2Mo04，助熔剂总的浓度控制在60 80at。/。之间，生长温度在750-900匸之间，降温速率为0.5 2'C/天，晶体转速为5 30rpm。
将生长出的Er3+: Li3Ba2Y3(Mo04)8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，其属于单斜晶系，具有C2/c空间群结构，晶胞参数为 a=5.206A， b=12.666A， c=19.099A， (3=91.227° V=1259.2A3， Dc=4.861 g/cm3。
将生长出的Er3+: Li3Ba2Y3(M004)8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3.5at.% Er^+离子的Er3+: Li3Ba2Y3(Mo04)8晶体在 980nm处有吸收，吸收系数为1.20crrT1，吸收截面0.7X 10'2Qcm2，可以用InGaAs LD作为泵浦源。另外，其在波长1500nm附近有强的荧光发射峰，在1535nm 处发射跃迁截面为0.93X10^cm2，荧光寿命为7.02ms,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，Er^Li3Ba2Y3(Mo04)8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。
从上所述可见，本发明的掺铒钼酸锂钡钇激光晶体，具有能够用熔盐法非 常容易地生长出质量优良的晶体，生长工艺稳定，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 1500nm左右，该晶体可作为一种较好的激光晶体。该晶体用于固体激光器中作 为激光工作物质，产生1500nm波长的激光输出。
具体实施例方式
实现本发明的实验优选方式如下 实施例1:以Li2Mo04为助熔剂生长生长掺杂浓度为4站.°/(^1"3+的Er3+: Li3Ba2Y3(Mo04)8激光晶体。
生长原料为Li3Ba2Y3(Mo04)8:Li2Mo04=l:5(摩尔比)，掺入4at。/。的E一+离子。 采用熔盐顶部籽晶法，在())60x50mm铂坩锅中，生长温度为750 90(TC之间，以rC/天的降温速率，10转/分钟的晶体转速，生长出了尺寸为25X30X10mm3的 高质量的Er3、 Li3Ba2Y3(Mo04)8晶体。经ICP(等离子发射光谱)分析表明晶体中 E一+离子含量3.5at%。
权利要求
1.一种掺铒钼酸锂钡钇激光晶体，其特征在于该晶体的分子式为Er3+:Li3Ba2Y3(MoO4)8，属于单斜晶系，具有C2/c空间群，晶胞参数为 id="icf0001" file="A2008100717850002C1.tif" wi="20" he="4" top= "37" left = "163" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/> id="icf0002" file="A2008100717850002C2.tif" wi="23" he="4" top= "48" left = "32" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/> id="icf0003" file="A2008100717850002C3.tif" wi="22" he="4" top= "48" left = "59" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>β＝91.227° id="icf0004" file="A2008100717850002C4.tif" wi="25" he="4" top= "48" left = "105" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>Dc＝4.861g/cm3。
2. 如权利要求1的掺铒钼酸锂钡钇激光晶体，其特征在于该晶体中El^+离子作为激光激活离子，掺杂于晶体中，取代晶体中￥3+离子的晶格位置，其掺杂浓度在0.5 at.-10at.y。之间。
3. —种权利要求1的掺铒钼酸锂钡钇激光晶体的制备方法，其特征在于该 晶体采用熔盐顶部籽晶法生长，所用助熔剂为Li2Mo04，浓度控制在 60at 80at。/。之间，生长温度在750 900'C之间，降温速率为0.5 2'C/天， 晶体转速为5 30rpm。
4. 一种权利要求1的掺铒钼酸锂钡钇激光晶体的用途，其特征在于该晶体 用于固体激光器中作为激光工作物质，产生1500nm波长的激光输出。
全文摘要
本发明涉及激光晶体掺铒钼酸锂钡钇及其制备方法和用途。该方法采用60～80at％Li<sub>2</sub>MoO<sub>4</sub>为助熔剂，降温速率为0.5～2℃/天，转速为5～30转/分钟，生长出了高质量、较大尺寸的Er<sup>3+</sup>:Li<sub>3</sub>Ba<sub>2</sub>Y<sub>3</sub>(MoO<sub>4</sub>)<sub>8</sub>晶体.该晶体属单斜晶系，具有C2/c空间群结构。该晶体是一种新型的激光晶体，可产生1500nm左右波长的激光输出。
文档编号C30B9/00GK101676448SQ20081007178
公开日2010年3月24日 申请日期2008年9月16日 优先权日2008年9月16日
发明者宋明君, 张莉珍, 王国富 申请人:中国科学院福建物质结构研究所