[发明专利]铥钬共掺钼酸钆锂激光晶体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和器件领域。

背景技术

以钬（Ho³⁺）为激活离子，由⁵I₇→⁵I₈跃迁产生的2.0μm波段激光处于H₂O和CO₂等分子的强烈吸收区；该波段激光对人眼安全，在医疗、通讯和国防等领域具有广泛的应用前景。采用铥（Tm³⁺）离子敏化，借助于铥离子的交叉弛豫³H₄+³H₆→³F₄+³F₄以及铥向钬的能量传递³F₄(Tm³⁺)+⁵I₈(Ho³⁺)→³H₆(Tm³⁺)+⁵I₇(Ho³⁺)，可以方便地利用发射波长在800 nm附近的商品化半导体激光进行泵浦。在此基础上制成的全固态激光器具有使用寿命长、光束质量好、转换效率高等特点。

钼酸盐晶体中Tm³⁺离子³H₆→³H₄跃迁吸收截面大，Tm³⁺与Ho³⁺离子能级匹配好，能量传递效率高；Ho³⁺离子在2.0 μm波段荧光发射谱覆盖范围达200 nm，以钼酸盐晶体作为增益介质可制成性能优异的可调谐和短脉冲激光器。此外，钼酸盐晶体具有良好的拉曼效应，Tm³⁺/Ho³⁺共掺钼酸盐晶体还可实现自受激拉曼散射激光输出，拓展输出激光的波长。

发明内容

本发明的目的在于提供Tm³⁺/Ho³⁺离子共掺的钼酸钆锂（Tm³⁺/Ho³⁺:LiGd(MoO₄)₂）晶体及其制备方法，通过控制晶体中Tm³⁺与Ho³⁺离子的掺杂浓度配比，实现低阈值和高效的1.95—2.1 μm波段以及自拉曼频移的激光输出。

本发明包括如下技术方案：

1.       一种Tm³⁺/Ho³⁺离子共掺的钼酸钆锂激光晶体，该类晶体的分子式为LiTm_xHo_yGd_1-x-y(MoO₄)₂，其中x=0.03—0.15，y=0.003—0.015；该类晶体属于四方晶系，空间群为                                                ，钼酸钆锂晶体的单胞参数为a=b=5.181 ?，c=11.285 ?。

2.       一种项1所述的Tm³⁺/Ho³⁺共掺钼酸钆锂激光晶体的制备方法，该晶体采用提拉法生长，晶体生长的温度约为1025 ℃，提拉速度为1—2毫米/小时，晶体转速为15—35转/分钟。

3.       一种输出波长介于1.95—2.1 μm的固体激光器，该激光器由泵浦系统、激光腔和以项1所述的晶体作为激光增益介质组成，采用发射光能被该晶体有效吸收的泵浦源。

4.       如项3所述的激光器，直接在激光晶体的两端面镀介质膜，构成一台没有独立的入射腔镜和出射腔镜的激光器。

5.       一种输出1.95—2.1 μm波段激光的可调谐激光器，在项3所述固体激光器的激光腔中插入调谐元件，获得1.95—2.1 μm波段的可调谐激光输出。

6.       一种输出波长介于1.95—2.1 μm的脉冲激光器，在项3所述固体激光器的激光腔中插入调Q或锁模元件，获得1.95—2.1 μm波段的脉冲激光运转。