一种掺铥的2μm激光晶体及其制备方法

摘要

本发明公开了一种掺铥的2μm激光晶体及其制备方法。所述晶体为双钙钛矿结构，属于立方晶系，晶体的组成表达式为A2MⅠMⅢX6：xTm；其中，A为一价阳离子，MⅠ为一价阳离子，MⅢ为三价阳离子，X为卤素阴离子，并且0ⅠX、MⅢ2O3和Tm2O3分别溶解在HX酸中；将两种溶液混合；将混合溶液在烘箱中反应；待反应结束后开始降温，过滤洗涤即可。本发明的激光晶体用808nm的激光二极管泵浦能实现2μm的发射，可应用于激光测距、激光遥感、激光成像、光电对抗、医学诊断和治疗、科学仪器、材料处理、光学信号处理、数据处理、差分吸收激光雷达的环境监测等领域。

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电子功能材料，具体涉及一种掺铥的2μm激光晶体及其制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

2μm波段激光是人眼安全激光，可被眼球前部主要是角膜所吸收，对视网膜造成伤害的阈值比波长在1.4μm以下的传统激光要大的多，这使得2μm激光在一些应用方面具有独特的优势，比如人眼安全激光雷达和自由空间光通讯；由于2μm激光位于水分子的吸收峰且人体组织中70％的成分都是水，这使得2μm激光在医疗中可以作为“手术刀”对人体组织进行切除，且激光光束的直径可以很小因此可以在横向和纵向的切除尺寸上达到很高的精度以缩小伤口的面积和深度；由于众多气体分子的指纹图谱落于2μm波段，这使得2μm激光在气体检测领域也有重要的应用，比如CO

从20世纪60年代开始，人们就围绕如何提高2μm波段激光器的输出功率及效率从材料到器件进行多方位的探索研究，特别是大功率半导体激光器出现后，促使人们以激光二极管为泵浦源在提供高效、小型化及性能稳定的2μm波段激光器上进行更深层次的研究和开发。而实现2μm输出的途径主要有以下4种：(1)采用Nd：YAG的1.06μm激光泵浦KTP OPO输出2μm激光；(2)用800nm左右的激光二极管直接泵浦Tm，Ho双掺的晶体，如Tm，Ho：YLF，Tm，Ho：YAG等；(3)800nm左右激光二极管直接泵浦单掺Tm激光晶体产生2μm激光输出；(4)为得到短脉宽的2μm激光输出，一般采用800nm的激光二极管泵浦单掺Tm离子的晶体输出波长为1.9μm的激光再泵浦掺杂Ho离子的晶体获得2μm输出，例如LD泵浦Tm：YLF或Tm：GdVO

2μm固体激光器的晶体基质材料很多，但是目前常用的有YAG、YLF、YAP、YVO

近几年以铋和银为原料的A

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有激光晶体生长困难以及如何提高激光晶体的光谱性能和激光性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种掺铥的2μm激光晶体，其特征在于，所述晶体的结构为双钙钛矿结构，属于立方晶系，晶体的组成表达式为A

优选地，所述晶体中A晶格位为K

优选地，所述晶体中M

优选地，所述晶体中M

优选地，所述晶体中X晶格位为Cl

优选地，所述晶体中作为掺杂的三价稀土阳离子Tm

本发明还提供了上述掺铥的2μm激光晶体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：按照

步骤2)：待两个容器中的前躯体都溶解后将两个容器中的溶液混合，混合后加入搅拌子在水浴中加热搅拌；

步骤3)：将混合溶液移入特氟龙高压反应釜中，将特氟龙高压反应釜放在烘箱中，设置温度为120～200℃，反应24～48h；

步骤4)：待反应结束后开始降温，将温度降到50℃后自然冷却，最后用异丙醇过滤洗涤出A

优选地，所述步骤2)中水浴的温度为80℃，搅拌时间为2小时。

优选地，所述步骤4)中降温的速率为1～5℃/h。

本发明采用的是水热法生长晶体，采用的原料至少是分析纯级别的，其生长参数为：先在120～200℃温度下反应24～48h，然后以1～5℃/h的速率降温，降到50℃后然后自然冷却至室温，最后洗涤干燥。

本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的，本发明的激光晶体，可用水热法生长，且该制备方法工艺简单，对设备要求较低，原料容易获得，便于大规模工业化生产。得到的晶体具有理化性能较好、发射强度大等特点，是一种综合性能较好的2μm激光晶体，该晶体材料可以制成固体激光器，可应用于激光测距、激光遥感、激光成像、光电对抗、医学诊断和治疗、科学仪器、材料处理、光学信号处理、数据处理、差分吸收激光雷达的环境监测等领域。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。

各实施例所用原料如表1所示。

表1

实施例1

用分析天平按照

所得到的晶体尺寸为6mm×4mm×3mm，经ICP-AES(电感耦合等离子原子发射光谱仪)分析表明Tm

实施例2

用分析天平按照

所得到的晶体尺寸为4mm×4mm×3mm，经ICP-AES(电感耦合等离子原子发射光谱仪)分析表明Tm

实施例3

用分析天平按照

所得到的晶体尺寸为6mm×5mm×4mm，经ICP-AES(电感耦合等离子原子发射光谱仪)分析表明Tm

实施例4

用分析天平按照

所得到的晶体尺寸为5mm×4mm×4mm，经ICP-AES(电感耦合等离子原子发射光谱仪)分析表明Tm