[发明专利]一种Yb,Pr共掺氟化铅蓝、绿光及近红外激光晶体及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种Yb,Pr共掺氟化铅蓝、绿光及近红外激光晶体及其制备方法与应用，该晶体的化学式为Ybsubgt;x/subgt;Prsubgt;y/subgt;Pbsubgt;1‑x‑y/subgt;Fsubgt;2/subgt;，其中x的取值范围为0.01‑0.04，y的取值范围为0.001‑0.005，其空间群为Fm‑3m(225)，属于立方晶系，在掺杂浓度范围内，晶胞参数范围为与现有技术相比，本发明晶体材料能实现高效可见波段蓝光、绿光及近红外1.3μm激光输出，在激光生物医学、彩色显示、高密度存储、水下成像、光通讯等领域有着不可替代的作用。

技术领域

本发明涉及激光材料技术领域，涉及一种可见波段蓝、绿光及近红外1.3μm激光晶体及其制备方法，特别涉及一种Yb,Pr共掺氟化铅蓝、绿光及近红外激光晶体及其制备方法与应用。

背景技术

作为三基色红、绿、蓝(RGB)之一的全固态蓝光(407-505nm)激光器，在激光生物医学、彩色显示、高密度存储、水下成像、光通讯等领域有着不可替代的作用，研制可获得该波段激光的增益介质具有特别重要的研究意义与应用价值。2014年，诺贝尔物理学奖授予来自日本的三位科学家以表彰他们在蓝光发光二极管方面的重大发现。随后，通过高效的蓝光泵浦源(包括InGaN/GaN激光二极管和倍频光泵浦半导体激光器)直接泵浦的激活离子掺杂增益介质出可见光激光得以快速发展，该方式技术路线简单，是未来实用化蓝光激光器发展的趋势。

Pr³⁺离子由于特有的能级结构以至于在可见光以及近红外波段有丰富的能级跃迁。Pr³⁺离子³P_j(j＝1,2,3)能级在445nm、468nm和486nm处,吸收截面达到10^-19cm²量级。其中445nm处的吸收峰与InGaN激光二极管泵浦源的发射波长非常吻合,468nm处的吸收峰与2ω-OPSLs泵浦源的发射波长非常吻合。此外，¹D₂也作为上能级的吸收在589nm附近，但是缺乏合适的泵浦源研究较少，实现¹D₂能级的近红外发射未来也是很有前景的。Pr³⁺离子主要的可见发射跃迁有7条，分别为³P₀→³F₄(725nm深红光)、³P₀→³F₃(695nm深红光)、³P₀→³F₂(644nm红光)、³P₀→³H₆(623nm红橙光)、³P₀→³H₅(548nm绿光)、³P₁→³H₅(525nm绿光)和³P₀→³H₄(486nm蓝光)，发光范围几乎覆盖了可见光波段的蓝光、绿光、橙光、红光、深红光。¹D₂能级的辐射跃迁主要为¹D₂→³H₆+³F₂，¹D₂→³F₃+³F₄的跃迁发射。因此，Pr³⁺掺杂激光材料是目前最有潜力的可见光以及近红外波段激光材料。