[发明专利]一种掺杂钒酸镝磁光晶体、其制备生长方法及其应用

说明书

本申请公开了一种基于钒酸镝的磁光晶体、其制备生长方法及其应用。一种基于钒酸镝的磁光晶体，化学式为K_xM¹_yM_z²Dy_{(1‑x‑y‑z)}VO₄；其中，0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5；M¹为+3价金属离子，M²为+2价金属离子。该晶体材料在532nm波长下的Verdet常数为‑249～‑309rad/m/T，比TGG晶体高出31％～63％，消光比为30‑40dB，高于TbVO₄晶体和TGG晶体。该晶体材料可利用提拉法实现大尺寸晶体生长，生长周期短，晶体生长成本低。在应用方面，更有利于磁光器件的小型化设计，所使用的晶体体积小，成本也更低。

技术领域

本申请涉及一种掺杂钒酸镝磁光晶体，属于晶体材料领域。

背景技术

磁光晶体是一种基于磁光效应的重要光功能晶体。应用到诸如磁光隔离器、磁光调制器、磁光开关、磁光环形器、以及光纤电流传感器等磁光器件中。

目前是主流的商业化磁光晶体TGG，具有激光损伤阈值大、导热系数高、低光损耗、易实现大尺寸生长等优点，主要应用到光纤激光器以及多级放大激光器中。TGG晶体的缺点在于，Verdet常数不大、原料中Ga₂O₃、Tb₄O₇价格昂贵，成本高。

稀土钒酸盐是一种优异的激光介质，具有优异的光学性能。TbVO₄晶体以及掺杂TbVO₄作为磁光晶体已经被报道，TbVO₄晶体使用波长范围为400-1200nm，在1064nm波长下，Verdet常数是TGG的1.45倍，掺杂TbVO₄晶体Yb_0.1Tb_0.9VO₄在1064nm波长下的Verdet常数是TGG的2倍，但是TbVO₄系列晶体的消光比不高，而且作为有效磁光离子，原料Tb₄O₇价格昂贵，晶体成本高。

基于此，提出本发明。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种新型磁光晶体掺杂钒酸镝，并提供钒酸镝晶体的制备方法和利用该晶体研制光隔离器和磁光调制器的方法。

作为本申请的一个方面，提供一种基于钒酸镝的磁光晶体，其特征在于，化学式为K_xM¹_yM_z²Dy_(1-x-y-z)VO₄；

其中，0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5；M¹为+3价金属离子，M²为+2价金属离子。

可选地，所述M¹选自Sc³⁺、Y³⁺、La³⁺、Ce³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Pm³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Gd³⁺、Tb³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺、Lu³⁺、Al³⁺、Ga³⁺、In³⁺中的至少一种。

可选地，所述M¹为Ga³⁺。