[发明专利]Sm掺杂钙镁锆钆镓石榴石及其熔体法晶体生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光材料和晶体生长领域，具体是Sm掺杂钙镁锆钆镓石榴石及其熔体法晶体生长生长方法。

背景技术

寻找新型优异性能红光波段激光材料是当前固体激光技术、材料处理、高密度信息读写、监测与控制、激光医学、彩色显示等领域的重要课题。在激光显示中，红光是红、绿、蓝三基色之一。其中，绿光激光的技术最为成熟。而红光和蓝光目前仍是研究的重点。在医疗方面，红光对组织的穿透能力强，可以达到组织深处。红光可治疗慢性炎症、内分泌失调、神经功能障碍等疾病。此外，红光又可以作为可调谐激光器的抽运源。因此，红光激光器在激光医疗、激光显示、固体激光技术等方面有着良好的应用前景。

在钙镁锆钆镓石榴石中掺杂Sm离子，可获得大尺寸光学质量均匀、性能优良的激光晶体，可用作全固态激光工作物质。此时，Sm离子作为激光激活离子，它有以下方面的优点：Sm的激光通道有⁴G_5/2→⁶H_5/2、⁶H_7/2、⁶H_9/2、⁶H_11/2，且激发态⁴G_5/2与下能级之间的带宽约为7000cm^-1，多声子弛豫可以忽略不计；Sm离子半径与基质晶格中Gd离子半径接近，分凝系数接近1，有利于获得掺杂均匀的激光晶体。它的缺点在于掺杂Sm浓度过高时，交叉弛豫现象较显著，不利于实现激光输出。所以，对于研究不同浓度掺杂晶体的光学性质，选择合适的掺杂浓度和生长工艺生长激光晶体是很有必要的。

近些年随着激光二极管的发展，尤其是蓝紫光405nm波段的激光二极管的性能显著提高，已有商品出售。Sm掺杂的钙镁锆钆镓石榴石在蓝紫光波段405nm处具有很强的吸收，因而可用405nm的激光二极管作为抽运源，并且它的发射光波长位于红光波段，同时在红光波长范围内没有重吸收。因而，Sm掺杂钙镁锆钆镓石榴石是蓝光抽运优良工作物质。

发明内容

本发明提供了一种Sm掺杂钙镁锆钆镓石榴石及其熔体法晶体生长方法，可获得大尺寸光学质量均匀、性能优良的激光晶体，用作蓝光抽运的固体激光工作物质。

本发明的技术方案为：

本发明所述的Sm掺杂钙镁锆钆镓石榴石可作为蓝光抽运优良工作物质，大尺寸光学质量均匀，且性能优良。有望用于医学诊断、材料处理、高密度信息读写、监测与控制及应用于大屏幕彩色显示和高清晰度彩色电视机等领域。

具体实施方式

Sm掺杂钙镁锆钆镓石榴石，其分子式为Sm_z:Gd_3-x-zCa_xGa_5-x-2yMg_yZr_x+yO₁₂，其中，0＜x＜3，0＜y＜2.5，0＜z＜3，0＜x+2y＜5，0＜x+z＜3。

Sm掺杂钙镁锆钆镓石榴石的熔体法晶体生长方法：

(1)、Sm_z:Gd_3-x-zCa_xGa_5-x-2yMg_yZr_x+yO₁₂晶体生长原料的配料：

采用Sm₂O₃、Gd₂O₃、Ga₂O₃、CaO、MgO、ZrO_2或作为原料，按如下化学式的摩尔比进行配料，并充分混合均匀：

配料中所用原料Sm₂O₃、Gd₂O₃、Ga₂O₃、CaO、MgO、ZrO₂采用相应的Sm、Gd、Ga、Ca、Mg、Zr的其它化合物代替，但需满足能通过化学反应能最终形成Sm_z:Gd_3-x-zCa_xGa_5-x-2yMg_yZr_x+yO₁₂化合物这一条件；