氟化物激光晶体Nd^(3+)∶LiY_F4的坩埚下降法生长

摘要

晶体Nd3 +∶LiYF4是一种优良的LD泵浦激光工作物质 ,该晶体主要采用提拉法生长 ,迄今尚未见采用坩埚下降法生长该晶体的研究报道。本研究组进行了氟化物激光晶体的坩埚下降法生长工艺的研究 ,获得了大尺寸的激光晶体Nd3 +∶LiYF4。本实验采用氟化物试剂LiF(CP)、YF3 (AR)、NdF3 (AR)为初始原料 ,并用高温氟化法对氟化物原料进行脱水处理 ,以获得能满足晶体生长需要的无水氟化物原料。根据体系相平衡关系 ,晶体配合料的最佳组成应为LiF∶YF3 =5 1 .5∶48.5 ,同时考虑到在晶体Nd3 +∶LiYF4中Nd3 +是通过替代Y3 +而进入晶格的 ,确定按化学式Li5 1.5 Y47.5 Nd1.0 F4所示组成配制晶体配料 ,其中激活离子Nd3 +的掺杂浓度为 1mol%。在装填坩埚之前 ,将配料再次进行氟化处理 ,并烧结成多晶料。选用铂坩埚的尺寸为2 8× 2 5 0mm ,将籽晶放置于坩埚下端并填装配料后 ,焊接坩埚两端以隔绝空气 ,使晶体生长在密闭条件下进行。该晶体生长所用的坩埚下降生长炉采用电阻加热和铂 铂铑热电偶测温 ,控制炉温 92 0～95 0℃ ,生长体系的固液界面温度为 81 9℃左右 ,界面的温度梯度为 2 0～ 30℃ ,坩埚下降速度为0 .4～ 0 .8mm/h。在上述条件下已生长出尺寸达2 5mm× 6 0mm的透明、浅紫色、无散射的Nd3 +∶LiYF4晶体。