[发明专利]一类铒离子激活1.55微米波段镓酸盐激光晶体及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一类铒激活1.55微米波段镓酸盐激光晶体及其制备方法。

背景技术

人眼安全的1.55微米波段激光在医疗、遥感探测、通讯、雷达成像及非线性频率转换等方面具有重要的应用前景，是目前固体激光领域中的研究热点。

经由铒离子⁴I_13/2→⁴I_15/2跃迁可直接获得高光束质量和高性能1.55微米波段激光。一般情况下，铒离子1.55微米激光运转机制是：采用对970nm波长附近半导体激光具有较大吸收截面的Yb³⁺作为敏化离子，通过能量传递使Er³⁺离子布居到⁴I_11/2能级上，然后通过⁴I_11/2→⁴I_13/2的辐射和无辐射跃迁，使激光上能级⁴I_13/2得到布居，最后由⁴I_13/2→⁴I_15/2跃迁实现1.55微米激光输出。但必须指出，Er³⁺离子的泵浦能级⁴I_11/2到激光上能级⁴I_13/2的能级间隔较大，且荧光分支比较小，这样，在低声子能量晶体中，由于多声子无辐射弛豫几率小，处于泵浦能级上的粒子只有部分到达激光上能级，其余的则通过上转换跃迁至更高能级，或通过辐射跃迁直接回到基态，使激光运转所需的粒子数反转条件难以实现。Ce³⁺离子只有²F_5/2和²F_7/2两个能级，且能级间隔与Er³⁺离子⁴I_11/2和⁴I_13/2之间的能级间隔相当，通过Er³⁺到Ce³⁺的能量传递，可使布居于泵浦能级⁴I_11/2的粒子快速弛豫至激光上能级⁴I_13/2，因此，在低声子能量晶体中引入Ce³⁺离子作为退激离子，可改善低声子能量晶体中1.55微米激光的运转。

本发明涉及一类镓酸盐晶体，该类晶体化学性能稳定、硬度高、热性能好，但该类晶体也存在上述不利于1.55微米激光的运转的负面因素：晶体的声子能量较低。因此，要在该类晶体中实现1.55微米激光输出，在引入Yb³⁺离子作为敏化剂的同时，也要引入Ce³⁺离子对泵浦能级进行退激活，使粒子快速弛豫至激光上能级。

发明内容

本发明的目的在于提供一类铒离子激活1.55微米波段镓酸盐激光晶体及其制备方法。为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

1、    一类铒离子激活1.55微米波段激光晶体，该类晶体的化学通式为Ce_x:Yb_y:Er_z:AR_(1-x-y-z)Ga₃O₇，其中Er为激活离子，Yb为敏化离子，Ce为退激离子，A为Ca、Sr、Ba中的至少一种，R为Y、La、Gd、Lu中的至少一种，x、y、z的值根据激光运转需要在0到1之间变化，且x+y+z≤1。该类晶体属于四方晶系，空间群为                                                。

2、    一种如项1所述的激光晶体的制备方法，即采用提拉法生长所述激光晶体。

3、    一种如项1所述的激光晶体可用作固体激光器工作物质，其特征为：可被半导体激光泵浦，并输出1.55微米波段激光。

该方案制备流程简单，易于操作，制备过程无污染、无毒害等特点：