专利名称：：掺铒七钼酸四钆锂激光晶体及其制备方法
技术领域：
：本发明属于光电子功能材料
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。作为一种重要的激光激活离子，Er^离子具有能级丰富，发射波长从可见到近红外共有九个跃迁通道，其中1.5Mm和3鄭m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，以E一+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。因此，近年来铒离子成为激光晶体激活离子的热门之选。
发明内容本发明的目的就在于研制一种新的激光晶体Er3+:Li2Gd4(M004)7，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+:Li2Gd4(Mo04)7晶体属于四方晶系，其中铒离子是作为掺杂离子，取代钆离子的晶格位置，铒的掺杂浓度在1沈％左右时，荧光寿命(t)为4~5ms，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550nm和1500nm左右波长的激光，可作为激光晶体。Er3+:Li2Gd4(Mo04)7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Li2C03+2Gd203+7MoO产-Li2Gd4(Mo04)7+C02的比例进行称样、混合、压片、烧结，而Er203则按所需浓度加入。所用原料为:<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>其主要生长条件如下生长是在铂金坩锅中、富氧气氛(空气)下进行，晶体生长的参数为生长温度1080°C，提升速度为0.52.0毫米/小时，晶体转速1030转/分钟，生长出了高质量的Er3+:Li2Gd4(Mo04)7晶体。将生长出的Er3+:Li2Gd4(Mo04)7晶体，在粉末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，晶胞参数为a=b=5.19A，c=11.30A，V=304.38A3，De=5.49g/cm3，该晶体中E一+离子作为激光激活离子，其掺杂浓度在0.5at,10at.%之间。将生长出的Er3+:U2Gd4(Mo04)7晶体进行偏振吸收光谱、荧光光谱及荧光寿命等的分析测试，结果表明掺0.79at.%E一+离子的Er3+:Li2Gd4(Mo04)7晶体的主吸收峰在977nm，其半峰宽为10.5nm，吸收跃迁截面为0.70Xl(T2Gcm2，在977nm处较大的半峰宽非常适合于采用InGaAs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。另外，其在波长1500nm附近有强的荧光发射峰，o偏振在1536nm处发射跃迁截面为1.10Xl(T2Gcm2，tt偏振在1536nm处发射跃迁截面为0.42X10'2()cm2，荧光寿命为4.06ms，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，Er3+:Li2Gd4(Mo04)7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。Er3,Li2Gd4(Mo04)7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；晶体的维氏硬度为330VDH，硬度适中，便于加工；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550nm和1500nm左右，该晶体可作为一种较好的激光晶体。具体实施例方式实现本发明的实验优选方式如下实施例提拉法生长掺杂浓度为0.79at.%E一+的Er^Li2Gd4(Mo04)7激光晶体。将按配比准确称量好的Li2C03、Gd203、Mo03、Er203混合研磨均匀，压片后，放入O80X80mn^的刚玉坩锅中，在马弗炉中于650°C固相反应24小时；取出后，重新研磨压片再升温至85(TC反应24小时。将合成好的以上样品放入045X40mmS的铂金坩锅中，采用提拉法，在空气气氛中，生长温度为1080°C，晶体转速为20转/分钟，拉速为1毫米/小时的情况下，生长出了尺寸为O20X25mm3的高质量的Er3+:Li2Gd4(Mo04)7晶体。经ICP测试表明晶体中E,离子含权利要求1.一种掺铒七钼酸四钆锂激光晶体，其特征在于该晶体的分子式为Er3+:Li2Gd4(MoO4)7，属于四方晶系，晶胞参数为Dc＝5.49g/cm3，该晶体中Er3+离子作为激光激活离子，其掺杂浓度在0.5at.-10at.％之间。2.—种权利要求1的掺铒七钼酸四钆锂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Gd203、Li2C03、Mo03和Er203为原料，晶体生长的参数为生长温度1080°C，提升速度为0.52.0毫米/小时，晶体转速为10~30转/分钟。3.—种权利要求1的掺铒七钼酸四钆锂激光晶体的用途，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550nm和1500nm波长的激光输出。全文摘要掺铒七钼酸四钆锂激光晶体及其制备方法，涉及人工晶体领域。采用提拉法，生长温度1080℃，提升速度为0.5～2.0毫米/小时，晶体转速为10～30转/分钟。生长出了高光学质量、较大尺寸的Er<sup>3+</sup>∶Li<sub>2</sub>Gd<sub>4</sub>(MoO<sub>4</sub>)<sub>7</sub>晶体。该晶体属四方晶系，光谱分析表明，该晶体具有宽的吸收峰和强的荧光发射峰，适合于采用LD泵浦，可作为激光晶体，产生550nm和1500nm左右波长的激光输出。文档编号C30B29/32GK101457402SQ200710009979公开日2009年6月17日申请日期2007年12月11日优先权日2007年12月11日发明者张莉珍,林州斌,王国富,旺赵申请人:中国科学院福建物质结构研究所