[发明专利]一种镨离子掺杂的蓝光及宽带近红外激光晶体制备与应用

说明书

本发明涉及一种镨离子掺杂的蓝光及1.1‑1.6微米宽带近红外激光晶体材料及制备与应用，激光晶体包括基质材料与掺杂离子，掺杂离子具体为镱离子和镨离子，其中镱离子的掺杂浓度为1‑8mol％，镨离子的掺杂浓度为0.1‑1mol％；该激光晶体可通过温度梯度法制备得到。与现有技术相比，本发明通过三价镱离子共掺来有效敏化三价镨离子，解决Prsupgt;3+/supgt;离子蓝光激光输出功率和斜效率低，存在严重的自吸收问题及supgt;1/supgt;Dsubgt;2/subgt;能级无高效可用的泵浦源和supgt;1/supgt;Gsubgt;4/subgt;能级弱吸收问题，无法实现激光输出的关键科学问题，进而使Prsupgt;3+/supgt;离子获得高效率的可见蓝光及近红外激光晶体的激光输出。实验表明，本发明中的激光晶体可以实现蓝光及1.1‑1.6微米的激光输出，在医疗、科研及光通讯等领域有着重要的应用前景。

技术领域

本发明属于激光材料技术领域，涉及一种面向镨离子掺杂的蓝光及1.1-1.6微米的宽带近红外激光晶体及其制备法与应用，尤其涉及一种Yb³⁺敏化Pr³⁺离子的蓝光及1.1-1.6微米的宽带近红外激光晶体及其制备法与应用。

背景技术

全固态可见蓝光及1.1-1.6微米的近红外激光输出，在日常生活中有着不可或缺的作用，在生物医疗、光通讯、光存储、材料加工等领域有着重要的应用的前景和研究价值。三价Pr³⁺离子由于特殊的能级结构，不仅在可见光波段有丰富的能级跃迁，Pr³⁺离子¹D₂能级以及¹G₄能级的新波段近红外宽带发射由于¹D₂能级无合适的泵浦源以及¹G₄能级弱吸收问题，一直未能实现高效激光输出。过去的研究中，Pr³⁺离子¹D₂能级仅在硅基的光纤中通过592nm染料激光器泵浦在1045nm处实现了输出功率30mw，斜效率为6.3％的激光输出。而¹G₄能级由于弱的吸收仅在玻璃光纤中实现了1.3μm处微弱的激光输出。在可见光波段，蓝光的输出功率及斜效率非常低，目前已获得蓝光激光输出的仅有BaY₂F₈晶体、LiYF₄晶体和ZBLAN光纤三种材料，最高输出仅201mW、最高斜率效率29％，完全无法实用化。

目前，国内外未见有Yb,Pr双掺晶体作为1.1-1.6微米近红外高效激光输出的相关报道，而双掺的蓝光激光功率和斜效率也比较低，无法实用化。

发明内容

本发明的目的就是提供一种镨离子掺杂的蓝光及1.1-1.6微米的宽带近红外激光晶体材料及其制备方法与应用。