一种掺铬镥钪超快超强激光晶体及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种掺铬镥钪超快超强激光晶体及其制备方法和应用，该晶体的化学式为Lu(Sc

说明书

技术领域

本发明涉及激光材料技术领域，具体涉及一种掺铬镥钪超快超强激光晶体及其制备方法和应用。

背景技术

稀土倍半氧化物晶体及其它们的混晶基质(Lu

目前主要报道的稀土倍半氧化物有四类：Lu

镥钪(LuScO

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种发射光谱宽、热导率高、输出功率高的掺铬镥钪超快超强激光晶体及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

发明人发现，Cr

一种掺铬镥钪超快超强激光晶体，该晶体的化学式为Lu(Sc

进一步地，x的取值范围为0.005-0.01。

一种如上所述掺铬镥钪超快超强激光晶体的制备方法，该方法为：将Lu

进一步地，浮区法包括以下步骤：

(1)将称量好的Lu

(2)将混好的原料进行煅烧；

(3)将煅烧好的原料在冷等径油压下压制成型，形成料棒；

(4)将成型好的料棒装至浮区炉中进行晶体生长，得到掺铬镥钪超快超强激光晶体。

进一步地，所述混料的时间为20-30h。

进一步地，所述煅烧的温度为1400-1600℃，时间为20-30h。

进一步地，所述压制的压力为180-220MPa。

进一步地，所述晶体生长的速度为1-8mm/h，料棒旋转的速度为8-15r/min。

进一步地，所述晶体生长的气氛为氩气或氮气。

一种如上所述掺铬镥钪超快超强激光晶体的应用，该晶体应用于调谐激光器、锁模激光器、板条激光器、激光加工、激光手术或激光武器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明晶体材料能实现高效近红外波段宽带和超快激光输出，在物理、化学、生物、材料、医学以及交叉学科等前沿科学领域有着极大的应用；

(2)本发明采用的浮区法生长晶体无需坩埚，生长成本较低，且生长周期短，生长出的晶体质量较好。铬元素在基质中具有宽的发射光谱，易产生短脉冲激光；倍半氧化物基质同时具有好的热机械性能，抗损伤阈值高，有利于大功率激光运转。所以此晶体时候产生大功率短脉冲激光，在未来将有很好的应用前景；

(3)本发明的掺铬的镥钪晶体由于宽的发射光谱和好的热机械性能，可用于调谐激光器、锁模激光器、板条激光器以及各种激光加工、激光手术以及激光武器中，在未来有极大的应用前景。

附图说明

图1为实施例1(左)和实施例2(右)中样品的实物图；

图2是实施例1-2中样品的X射线粉末衍射图谱；

图3是实施例1-2中样品的室温吸收系数谱图；

图4是实施例1-2中样品的室温700-1400nm波段荧光光谱图；

图5是实施例1中样品在504nm光激发下，950nm发射峰对应的荧光寿命谱图；

图6是实施例2中样品在504nm光激发下，950nm发射峰对应的荧光寿命谱图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种掺铬镥钪超快超强激光晶体，其特征在于，该晶体的化学式为Lu(Sc

该晶体采用浮区法生长制备，具体包括以下步骤：

(1)选取纯度为4N的Cr

(2)称量好的原料用混料机混料24小时；

(3)混好的原料用马弗炉在1500度下煅烧24小时；

(4)煅烧好的原料装进气球里在200MPa冷等径油压下压制成型；

(5)处理好的料棒装至浮区炉中进行晶体生长；

(6)晶体生长速度为1-8mm/h，料棒旋转速度为8-15r/min；

(7)生长好的晶体可用于加工处理测试和使用。

实施例1：Cr

初始原料为Cr

实施例2：Cr

初始原料为Cr

如图2所示是制备的Cr

如图3所示是制备的Cr

如图4所示是制备的Cr

如图5所示是制备的Cr

掺铬镥钪晶体具有极宽的发射光谱，半峰宽达到300nm左右，比现有的掺铬的晶体的荧光半峰宽大了2-4倍，所以更容易产生更短脉冲的激光，达到更高的峰值功率，这是因为镥离子和钪离子在晶体的无序分布及由于晶格畸变带来的电子声子偶合导致的光谱展宽。镥钪晶体的熔点在2377度左右，热导率在6W/mK左右，高熔点倍半氧化物具有好的热机械性能利于超快超强的运转。

Cr离子浓度掺杂较少时，吸收较弱，激光样品需要较长，所以适合做单晶光纤增益介质，掺杂浓度较为合适时激光样品长度基本在一厘米以内，比较适合做小型化激光器件，当掺杂浓度过高是会出现浓度猝灭效应，不利于产生激光输出。

Tm

实施例3：Cr

初始原料为Cr

实施例4：Cr

初始原料为Cr

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。