[发明专利]一种硼酸盐激光晶体ErBa3B9O18及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及激光晶体领域，尤其是涉及一种可应用于固体激光器的硼酸盐激光晶体、其生长方法以及用途。

背景技术

利用激光二极管抽运的固体激光器，特别是高平均功率激光器，具有效率高，寿命长，结构紧凑，稳定可靠等优点，在工业、科研和军事等领域显示出越来越巨大的应用前景。以Er³⁺离子为工作物质的激光器在光通讯，医疗，测距等领域有着重要的应用。薄片激光介质的激光器的出现旨在解决高平均功率固体激光器存在的许多问题。对于薄片激光器来说，当抽运区尺寸远大于薄片厚度时，只要合理地设计耦合系统、激光介质构型以及有效的耦合方式，就可以大大地改善热沉积。薄片激光器采用端面泵浦结构，泵浦光与谐振腔近乎同轴，可以很大地提高吸收效率。同时，激光介质构型采用薄片，泵浦区尺寸远大于薄片厚度，这样就可以使抽运光为近平顶分布，热流就可以认为是沿薄片厚度方向的一维分布，而在抽运区内沿径向的温度分布是均匀的。因此，薄片激光器大大降低了介质的热透镜效应和热致应力双折射，可以定标放大到很高的平均功率。目前，许多激光工作物质，例如Nd:YVO₄，Er-Yb:玻璃，Yb:YAG等都被应用于薄片激光器的研究。研究表明，降低激光晶体的厚度一方面有利于促进器件的小型化，提高紧凑程度；另一方面，可节省晶体材料并有利于散热。而要想进一步地降低薄片激光介质的厚度，就要保证较高的功率和效率，为此必须要提高激光介质里的激活离子的浓度。因此，探索可进行高浓度掺杂的固体激光材料势在必行。中国科学院物理研究所晶体生长组在2 004年报道了一系列同构的粉末相的硼酸盐化合物，参阅文献：Li，X.Z.；Wang，C.；Chen，X.L.；Li，H.；jia，L.S.；Wu，L.；Du Y.X.；Xu，Y.P.Inorg.Chem.2004，43，8555。我们对这一系列中的ErBa₃B₉O₁₈化合物进行了晶体生长和发光性质研究，发现它是一种有应用前景的激光晶体。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种ErBa₃B₉O₁₈激光晶体，该晶体中的激活离子浓度可以很大，因此该晶体适合用作固体激光器、特别是薄片激光器的工作物质。

本发明的另一目的是提供一种ErBa₃B₉O₁₈激光晶体的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明提供了一种ErBa₃B₉O₁₈激光晶体，其为六方晶系，空间群为P6₃/m，晶胞参数为a＝b＝7.17～7.19；c＝16.98～17.00。

本发明提供的ErBa₃B₉O₁₈激光晶体易于加工、不溶于水且不潮解。

其中，优选ErBa₃B₉O₁₈激光晶体为单晶，其尺寸不小于1×1×0.5mm³，优选3×3×1～15×12×4mm³。

本发明提供了一种ErBa₃B₉O₁₈激光晶体的制备方法，该方法采用熔体法进行ErBa₃B₉O₁₈激光晶体的生长。该熔体法包括提拉法、缓冷法、温梯法等常规的熔体生长方法。

本发明的ErBa₃B₉O₁₈激光晶体的熔体法之一优选采用提拉法(Czochralski法)。其中，提拉法生长ErBa₃B₉O₁₈激光晶体具体包括以下步骤：

1)将固相反应合成的ErBa₃B₉O₁₈粉末在坩埚中熔化，熔化温度为1037℃-1042℃，并将熔体升温超过熔化温度30-50℃左右；

2)籽晶可以通过利用铂金丝接触熔体并缓慢降温得到；

3)下籽晶，使籽晶在熔体上方0.5-2.0cm处预热10-30分钟，然后使籽晶接触熔体；

4)然后进行等径生长，其中拉速为0.02-1.0mm/h，转速为10-50rpm；