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专利号: 2020116123238
申请人: 安徽工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 晶体生长〔3〕
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种镝铽共掺含钪石榴石激光晶体,其特征在于,化学表达式为DyxTbyA3‑x‑ySc2B3O12,其中A为Gd、Y、Lu中的一种,B为Al或Ga,其中x的取值范围为0.001≤x≤0.5,y的取值范围为

0.001≤y≤0.5。

2.根据权利要求1所述的镝铽共掺含钪石榴石激光晶体,其特征在于:DyxTbyA3‑x‑

3+ 3+

ySc2B3O12晶体以具有立方对称结构的A3Sc2B3O12单晶作为基质晶体,以Dy 和Tb 离子作为激

3+ 3+

活离子,所述A3Sc2B3O12单晶中的A为Gd、Y或Lu中的一种,所述Dy 离子和所述Tb 离子共同占据所述A3Sc2B3O12晶体中的A的格位,与周围八个氧原子配位形成十二面体。

3.根据权利要求2所述的镝铽共掺含钪石榴石激光晶体,其特征在于:所述A3Sc2B3O12单‑1

晶的声子能量范围在700‑800cm 之间。

4.根据权利要求1所述的镝铽共掺含钪石榴石激光晶体,其特征在于:DyxTbyA3‑x‑ySc2B3O12中x的取值范围为0.03≤x≤0.06,y的取值范围为y=0.03。

5.一种镝铽共掺含钪石榴石激光晶体的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)采用固相法或液相法制备DyxTbyA3‑x‑ySc2B3O12多晶原料;

2)熔体法生长单晶:将制备的所述DyxTbyA3‑x‑ySc2B3O12多晶原料,放入铱金材质的生长坩埚内,通过电阻或感应加热使原料充分熔化,获得晶体生长初始熔体,之后以无掺杂的A3Sc2B3O12单晶作为籽晶,采用熔体法晶体生长工艺进行单晶生长获得DyxTbyA3‑x‑ySc2B3O12晶体。

6.根据权利要求5所述的镝铽共掺含钪石榴石激光晶体的制备方法,其特征在于,所述固相法包括以下步骤:

将高纯氧化物原料Dy2O3、Tb4O7、A2O3、Sc2O3、B2O3,A为Gd、Y或Lu中的一种,B为Al或Ga中的一种,作为初始原料按照化学反应反应式(Eq‑1)进行称量:x/2Dy2O3+y/4Tb4O7+(3‑x‑y)/2A2O3+Sc2O3+3/2B2O3=DyxTbyA3‑x‑ySc2B3O12+y/8O2(Eq‑1),其中x的取值范围为0.1‑50at%,y取值范围为0.1‑50at%,at%表示原子百分比,

将称量的化合物充分混合,在100~300MPa冷等静压后,在1500℃~1700℃温度下烧结

48~72小时得到DyxTbyA3‑x‑ySc2B3O12多晶原料。

7.根据权利要求5所述的镝铽共掺含钪石榴石激光晶体的制备方法,其特征在于,所述液相法包括以下步骤:共沉淀法或熔融‑凝胶法。

8.根据权利要求5所述的镝铽共掺含钪石榴石激光晶体的制备方法,其特征在于:所述熔体法晶体生长工艺包括提拉法、坩埚下降法、温梯法、微下降法。

9.一种LD泵浦镝铽共掺含钪石榴石激光晶体实现黄光激光输出的应用,其特征在于,包括以下过程:

以GaN LD作为泵浦光源,GaN LD的激光波长为360‑460nm,采用端面泵浦DyxTbyA3‑x‑

3+ 6 4

ySc2B3O12晶体,Dy 离子吸收泵浦光能量,通过H15/2→I15/2能级跃迁,将基态的粒子抽运到

4 4 4 4

I15/2激发态能级上,再通过无辐射弛豫从 I15/2能级弛豫到 F9/2能级上,然后通过 F9/2→

6 3+ 6 3+ 7 3+

H13/2能级跃迁,Dy 离子H13/2能级上的粒子通过能量共振转移到Tb 离子F4能级上,使Dy6

实现粒子数反转,实现黄光波段激光输出,最后激光下能级H13/2上的粒子再通过无辐射弛6

豫回到H15/2能级上。

10.根据权利要求9所述LD泵浦镝铽共掺含钪石榴石激光晶体实现黄光激光输出的方法,其特征在于:DyxTbyA3‑x‑ySc2B3O12晶体在360‑460nm波段吸收并发射575‑585nm波段黄光。