[发明专利]掺镱钠钙锂铌石榴石晶体、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种掺镱钠钙锂铌石榴石晶体，所述的晶体的分子式为Ca_3‑2xNa_xYb_xLi_yNb_1.5+yGa_3.5‑2yO₁₂，其中x＝0.15～0.3，y＝0.27～0.28，Yb³⁺离子的掺杂浓度为5at.％至10at.％。掺镱钙钠铌石榴石晶体属于立方晶系。at.％的含义为原子数百分比含量。本发明还公开了掺镱钠钙锂铌石榴石晶体的制备方法及其应用。本发明的掺镱钠钙锂铌石榴石晶体中所掺杂的Na⁺使该晶体的无序度更大，晶体中的缺陷更少，有利于产生高能量的超短脉冲激光。

技术领域

本发明属于激光晶体材料领域，具体涉及一种掺镱钠钙锂铌石榴石晶体及其制备方法，以及在激光器中的应用。

背景技术

在全固态激光器中，受到泵浦源、实验装置等一些条件的限制，连续波的输出已经不能满足人们对于激光器的需求。所以人们又研发了脉冲激光技术，实现脉冲激光的技术主要包括调Q和锁模两种，调Q可以实现10^-7-10^-9秒量级的脉冲，而锁模技术可以实现飞秒量级的超快脉冲输出。

超快脉冲(脉宽为10^-12-10^-15s)具有极短持续时间，极高峰值功率、极宽光谱等特点，在工业、军事、环境、能源、通讯等众多领域得到了广泛应用。目前已成为激光研究50年发展历程中最活跃的方向之一。我们知道在理论上激光材料的发射谱(荧光谱)的宽度是决定该材料可实现的激光脉冲宽度的重要条件，要获得短脉冲的激光输出，具有宽发射谱的激光材料具有很大的优势。相对于掺杂离子的玻璃基质，稀土掺杂的传统晶体基质虽然具有热导率高、激光阈值高等优点，但是较窄的发射谱带宽限制了晶体在超短脉冲方面的应用。于是在结构上存在一定的无序结构的晶体材料就进入人们研究的视线。所谓无序晶体，指具有不同化合价的阳离子随机分布在相同的晶格点上，形成多种激活离子中心，导致晶格场的无序分布，增加了荧光光谱的宽度。此外，与激光玻璃相比，无序激光晶体具有大的热导率，可应用于高功率激光器中。积极寻找更加优秀的且易于生长出大尺寸无序激光晶体料是目前发展超快激光技术的一个方向。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种激光晶体材料，晶体的无序性更大，光谱的非均匀性加宽得到增强有利于获得更宽的吸收和发射谱，通过锁模技术更有利于产生超短的脉冲激光。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种掺镱钠钙锂铌石榴石晶体，所述的晶体的分子式为

Ca_3-2xNa_xYb_xLi_yNb_1.5+yGa_3.5-2yO₁₂，其中x＝0.15-0.3，y＝0.27-0.28，Yb³⁺离子的掺杂浓度为5at.％至10at.％；所述的晶体属于石榴石结构晶体，属于立方晶系，空间群，晶胞参数为掺镱钠钙锂铌石榴石晶体共有三种不同的晶格位置；其中Yb³⁺、Na⁺、Ca²⁺占据氧十二面体中心格位；Nb⁵⁺、Ga³⁺随机占据氧八面体和氧四面体中心格位，Li⁺填充氧四面体中心所产生的阳离子空穴。at.％的含义为原子数百分比含量。

本发明的另一个目的在于提供一种掺镱钠钙锂铌石榴石晶体的制备方法。

掺镱钠钙锂铌石榴石晶体的制备方法，由下述原料通过固相反应得到多晶料后再采用拉提法制备而成：