[发明专利]提拉法生长Nd3+∶KLa(WO4)2晶体

说明书

技术领域

本发明属于晶体材料生长领域，特别是涉及采用提拉技术生长高质量、大尺寸的激光晶体。

背景技术

提拉法(Czochraski方法)是比较普遍应用的晶体生长方法，适用于没有破坏性相变，又具有较低的蒸汽压或离解压的同成分熔化的化合物。它采用将化合物熔化后，直接从熔体中向上引拉，得到所需的晶体，其特点在于生长速度快。

Nd³⁺:KLa(WO₄)₂晶体属于四方晶系，空间群14(1)/a(Z＝1)，单胞参数a＝b＝5.447，c＝12.08。对Nd³⁺:KLa(WO₄)₂晶体的偏振光谱研究表明：该晶体具有较强的偏振性，E//c时，750-850nm吸收谱带的峰值位于802nm，半峰宽为20nm，吸收系数为19.38cm^-1，吸收截面为22.6×10^-20cm²；E//a时，750-850nm谱带的峰值位于804nm，吸收系数仅为5.02cm^-1，吸收跃迁截面为5.8×10^-20cm²。E//c方向1060nm波长的荧光强度约为E//a方向的四倍，其1060nm发射跃迁截面为5.21×10^-20cm²，荧光寿命为156μs。由于该晶体具有较宽的半峰宽，有利于激光晶体对LD泵浦光的吸收，放松了对LD泵浦温度控制的要求；氙灯泵浦时，泵浦阈值和斜效率都优于目前最好的激光晶体Nd:YAG晶体，因而是一种高转换效率、低成本、高光学质量的激光晶体，具有一定的优势和潜在的应用前景。

目前常用的生长Nd³⁺:KLa(WO₄)₂晶体的方法是传统的熔盐法。尽管采用多种不同的助熔剂，使得晶体的生长速率和质量有了比较大的提高，但使用熔盐法生长的Nd³⁺:KLa(WO₄)₂晶体，由于无法改变其二维生长的习性，生长出的Nd³⁺:KLa(WO₄)₂晶体多呈薄片状，无法满足晶体器件加工时进行定向加工的要求。因而，有必要进行该晶体生长方法的进一步研究。

发明内容

本发明的目的就在于研制出一种新的生长Nd³⁺:KLa(WO₄)₂晶体的工艺，提高Nd³⁺:KLa(WO₄)₂晶体的生长速率、生长尺寸和晶体质量，以达到工业化生长、实用性加工的需求。

本发明使用的提拉法，改变了常用的熔盐法生长只能转动，不能提拉的缺点。采用提拉法生长Nd³⁺:KLa(WO₄)₂晶体克服了Nd³⁺:KLa(WO₄)₂晶体薄片状生长的缺点，提高了Nd³⁺:KLa(WO₄)₂晶体的尺寸大小、生长速率和晶体质量，使得生长周期缩短了约70％，生长成本降低50％以上，提高了晶体的实用价值。

提拉法生长Nd³⁺:KLa(WO₄)₂晶体，具体的化学反应式为：

xNd₂O₃+K₂CO₃+(1-x)La₂O₃+4WO₃＝2Nd_x:KLa_(1-x)(WO₄)₂+CO₂↑

所用原料为：Nd₂O₃(纯度99.999％，中科院长春应用化学研究所)、La₂O₃(纯度99.999％，中科院长春应用化学研究所)、K₂CO₃(纯度99.95％，中国医药集团上海化学试剂公司)、WO₃(A.R，上海恒信化学试剂有限公司)。