[发明专利]Er3+:Lu2O3透明陶瓷

说明书

技术领域

本发明涉及一种Er³⁺:Lu₂O₃透明陶瓷，在Lu₂O₃基透明陶瓷中掺入Er³⁺，获得Er³⁺掺杂Lu₂O₃透明陶瓷，属光学功能材料技术领域。

背景技术

稀土掺杂透明陶瓷能够作为激光增益介质，与传统激光介质材料如单晶材料相比，稀土掺杂透明陶瓷具有高掺杂浓度特点。另外，根据现有制备方法，能够获得大尺寸材料，并实现高功率激光输出，如倍半氧化物体系材料。

在导热性能方面，Lu₂O₃基体材料的热导率为12.5w/mk，而当前广泛使用的YAG基激光材料热导率只有11w/mk，因此，Lu₂O₃基体材料具有很强的抗热震性能。从晶体结构上看，Lu₂O₃具有立方晶系结构，晶粒生长各向同性，便于光学陶瓷材料的设计。Lu₂O₃材料具有很宽的价带和导带的能带间隙(约6.5eV)，为不同种类的激活离子提供了丰富的发射能级，是一种良好的发光基质材料。同时，Lu₂O₃基的激光陶瓷与目前应用比较广泛的YAG激光陶瓷相比，具有更低的热膨胀系数和有效声子能量，以及更高的光转换效率、更短的闪烁响应时间和更高的密度，使之能够承受更强的高能辐射，适用的环境范围更广，这使得Lu₂O₃基的透明陶瓷成为一种理想的高效陶瓷闪烁体和高功率激光器以及短脉冲激光器的激光增益介质材料。

公开号为CN101333110A的一件中国专利申请公开了一种Nd³⁺掺杂Lu₂O₃基透明陶瓷，即Nd³⁺:Lu₂O₃透明陶瓷，该透明陶瓷能够在808nm波长激发光的激发下发射波长为1.079μm的光。《中国稀土学报》第25卷第5期刊登了一篇题为“Lu₂O₃:Bi³⁺粉末晶体发光性能的研究”的文章，所公开的技术方案为Bi³⁺:Lu₂O₃陶瓷粉末，在320~375nm紫外光激发下的发光波长为490nm的蓝光。在现有技术中还有一种Eu³⁺:Lu₂O₃透明陶瓷，其激发光谱是394nm紫外光，发射波长为610nm的红光。

然而，在该技术领域需要一种稀土离子掺杂Lu₂O₃基透明陶瓷材料，该材料能够由易得且使用简单的半导体激光器发射的980nm光激发，通过上转换获得570nm绿光发射以及通过下转换获得1.54μm发射，从而满足一些现实需要。

发明内容

为了获得一种Lu₂O₃基透明陶瓷材料，该材料能够由980nm的光激发，发射570nm绿光以及1.54μm红外光，我们发明了一种Er³⁺:Lu₂O₃透明陶瓷。

本发明之Er³⁺:Lu₂O₃透明陶瓷具有立方晶系方铁锰矿晶体结构，属Ia3空间群，晶格常数其特征在于，化学分子式为：(Lu_1-x Er_x)₂O₃，x为掺杂离子Er³⁺的摩尔分量，且0.01≤x≤0.1。