[发明专利]面向3.0～5.0微米全固体激光器的中红外铁铒双掺激光晶体

说明书

本发明公开了一种面向3.0～5.0微米全固体激光器的中红外铁铒双掺激光晶体，涉及中红外激光增益材料领域，该激光晶体中，二价铁离子作为激活离子，发光范围位于3.0～5.0微米中红外波段，三价铒离子作为二价铁离子的敏化离子，使得晶体适合于商业化、大功率发光二极管泵浦。另一方面，二价铁离子属于过渡金属离子，吸收和发射带宽较宽，同时吸收和发射截面大，可获得超短超快激光输出。该激光晶体可以用于3.0～5.0微米的激光输出，在医疗、科研及军事等领域有着重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及激光晶体增益材料技术领域，具体涉及一种面向3.0～5.0微米全固体激光器的中红外铁铒双掺激光晶体。

背景技术

3.0～5.0微米波段激光在大气污染监控、传感、医疗、海洋探测、工程控制、光谱学、遥感、激光雷达、光电对抗等民用和军用领域具有等领域具有广泛的应用前景。目前实现3.0～5.0微米中红外固体激光的主要方式有：光学参量振荡，光学参量放大和差频等几种方法。但是，基于以上方法的中红外激光器由于存在器件复杂、效率低、不稳定等缺点，使得在实际的应用中难以广泛推广。

而本发明旨在寻找能够直接泵浦而产生中远红外激光的固体激光材料。在众多发光离子中，Fe²⁺离子是实现3.0～5.0微米波段激光输出的有效稀土离子之一。然而目前基于Fe²⁺离子实现有效的中红外激光输出的发展相对滞后，主要原因为：泵浦源局限于2.7～3.0微米的中红外激光器，该类泵源系统复杂、稳定性差、激光输出能量低、效率低。

因此研究面向3.0～5.0微米全固体激光器的中红外铁铒双掺激光晶体对发展3.0～5.0微米的激光输出具有重要意义。目前，国内外未见有铁铒双掺晶体作为3.0～5.0微米中红外激光晶体的相关报道。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种面向3.0～5.0微米全固体激光器的中红外铁铒双掺激光晶体，该晶体可以实现3.0～5.0微米的激光输出，在医疗、科研及军事等领域有着重要的应用前景。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种面向3.0～5.0微米全固体激光器的中红外铁铒双掺激光晶体，所述激光晶体的掺杂离子为Fe²⁺和Er³⁺共掺杂，其中所述Fe²⁺作为激活离子，所述Er³⁺作为所述Fe²⁺的敏化离子；

所述激光晶体在半导体激光器泵浦下，Er³⁺有效吸收能量，然后在基质材料声子能量的辅助下，发生从Er³⁺到Fe²⁺的能量传递，将能量转移给Fe²⁺离子，实现Er³⁺离子的敏化功能，使晶体适合半导体激光器泵浦。

进一步地，所述激光晶体用于实现3.0～5.0微米波段全固态激光输出。

进一步地，所述Fe²⁺的掺杂浓度范围为：0.1～50mol％。

进一步地，所述Er³⁺的掺杂浓度范围为：0.1～20mol％。

进一步地，所述基质材料选自氟化钇钡、氟化镥锂、氟化钇锂、氟化铅、氟化钙、氟化镁、氟化锶、氟化镧、钇铝石榴石、铝酸钇、铝酸镥、PbGa₂S₄、KPb₂Br₅和KPb₂Cl₅中的一种。

进一步地，所述半导体激光器所采用的泵浦源为780～830纳米或者920～1020纳米。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：