[发明专利]一种磁光晶体、磁光器件及制备方法

说明书

本发明涉及一种磁光晶体、磁光器件及制备方法，属于光学晶体领域。该磁光晶体的化学式为KTb_{(3‑x‑y‑z‑r‑w)}Y_xGd_yHo_zCe_rPr_wF₁₀；其中，0.01≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤0.3，0≤r≤0.15，0≤w≤0.15。该磁光晶体不仅具有与KTF晶体相当物化性能，例如晶体热性能和光学性能，还具有更高的维尔德常数，获得显著改善的磁旋光特性。另外，由于Y、Gd、Ho、Ce、Pr的氟化物成本均显著低于TbF₃，利于降低本发明实施例提供的磁光晶体的成本。

技术领域

本发明涉及光学晶体领域，特别涉及一种磁光晶体、磁光器件及制备方法。

背景技术

磁光晶体指的是一类在外磁场的作用下，通过晶体的线偏振光的偏振面能够发生旋转的光信息功能材料，被广泛应用于光纤通信、光纤激光器、固体激光器、光纤电流传感器等领域，所以提供一种磁光晶体十分必要。

现有技术提供了一种氟化铽钾磁光晶体(化学式KTb₃F₁₀，简称KTF晶体)，相对于铽镓石榴石晶体(简称TGG晶体)，其拥有更低的吸收系数、热光系数和非线性系数，特别适合用于高功率磁光器件，例如法拉第旋光器和光隔离器等。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

KTF晶体的维尔德常数偏小，导致其应用时需要加长晶体的长度，以弥补晶体维尔德常数小而造成的偏振面旋转角度不够的问题，而晶体长度被加长会导致额外的自吸收损耗。同时，KTF晶体采用TbF₃作为制备原料，其价格高昂，导致KTF晶体较高的制造成本。同时，现有的晶体制备工艺，对设备条件要求苛刻，难于稳定。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种磁光晶体、磁光器件及制备方法，可以解决上述技术问题。

具体而言，包括以下的技术方案：

一方面，提供了一种磁光晶体，所述磁光晶体的化学式为KTb₍₃-x-y-z-r-w)Y_xGd_yHo_zCe_rPr_wF₁₀；

其中，0.01≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤0.3，0≤r≤0.15，0≤w≤0.15。

另一方面，提供了上述磁光晶体的制备方法，其中，所述制备方法包括：

根据所述磁光晶体的化学式，提供用于制备所述磁光晶体的原料，并将所述原料置于坩埚中，其中，所述原料包括：KF、TbF₃、YF₃以及可选的GdF₃、HoF₃、CeF₃、PrF₃；

将所述坩埚置于具有主室和副室的提拉单晶炉的所述主室内，在所述主室内利用第一籽晶进行第一次晶体生长，直至所述坩埚内部熔体表面的漂浮物全部粘附至生长的晶体表面；

取出粘附有所述漂浮物的晶体，更换第二籽晶，然后在所述主室内利用所述第二籽晶进行第二次晶体生长，得到所述磁光晶体；

其中，在进行所述第一次晶体生长和所述第二次晶体生长时，所述提拉单晶炉内充入有惰性气体和CF₄气体的混合气。

在一种可能的实现方式中，在进行所述第一次晶体生长和所述第二次晶体生长时，所述提拉单晶炉的加热方式为感应加热。

在一种可能的实现方式中，所述惰性气体与所述CF₄气体的摩尔比为4:1-10:1。