一種Nd摻雜氟化鍶鈣晶體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光晶體材料領(lǐng)±或，具體地涉及到一種釹離子摻雜的Ca1^xSrxF2 (0<χ<1)激光晶體。
【背景技術(shù)】
[0002]固體激光器是用固體激光材料作為工作物質(zhì)的激光器，包括摻雜的玻璃、晶體或透明陶瓷等固體材料。自第一臺固體激光器紅寶石激光器問世以來，固體激光技術(shù)取得了很大的發(fā)展，包括工作物質(zhì)、泵浦光源、工作物質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，并且在結(jié)構(gòu)、輸出功率、轉(zhuǎn)換效率及光束質(zhì)量方面都有了很大進(jìn)步。而目前尋求新波長的新的工作物質(zhì)是固體激光器的一個發(fā)展趨勢。
[0003]在稀土離子摻雜的固體激光材料中，摻雜Nd3+的激光材料由于能夠提供I μπι激光而備受重視。Nd3+摻雜的二價陽離子氟化物晶體(MeF2，Me = Ca、Sr、Ba等)由于其在非線性折射率、聲子能量、易于大尺寸生長等方面具有眾多優(yōu)勢，從而獲得更好的實際應(yīng)用，并且目前Nd = CaF2晶體已取得了一些令人滿意的激光輸出結(jié)果。但在Ca ^xSrxF2 (0<χ<1)混晶中摻入Nd3+，通過改變0&匕與SrF 2配比(即X的數(shù)值)，來實現(xiàn)近紅外波段發(fā)射波長的可調(diào)控，以滿足實際應(yīng)用中對激光波長的特定需求，這樣的報道并沒有出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在進(jìn)一步拓展激光晶體材料的類型，本發(fā)明提供了一種發(fā)光波長可調(diào)控的Nd摻雜氟化鍶鈣晶體、其制備方法以及其發(fā)光波長的調(diào)控方法。
[0005]本發(fā)明提供了一種發(fā)光波長可調(diào)控的Nd摻雜氟化鍶鈣晶體，所述Nd摻雜氟化鍶鈣晶體為Nd離子摻雜的CahSrxF2晶體，其中，0〈χ〈1，Nd 3+的摻雜濃度為
0.08at.% -2.0at.% ο
[0006]較佳地，所述Nd摻雜氟化鍶鈣晶體在近紅外波段下，發(fā)光波長為1050?1063nm。
[0007]又，本發(fā)明提供了一種上述Nd摻雜氟化鍶鈣晶體的制備方法，包括:
1)根據(jù)所述Nd摻雜氟化鍶鈣晶體的組成，稱取NdF3、CaFjPSrF 2，混合后作為原料粉體；
2)采用步驟I)稱取的原料粉體，通過熔體法生長晶體。
[0008]較佳地，PbF2作為除氧劑，加入量為Ca ^SrxF2的0.1?2wt%，優(yōu)選范圍為0.2?
1.0wt % ο
[0009]較佳地，所述熔體法生長晶體的方法包括溫度梯度法或坩禍下降法。
[0010]較佳地，溫度梯度法的工藝參數(shù)包括:
坩禍材料采用高純石墨，坩禍底部可以不放籽晶，或放入經(jīng)X射線衍射儀精確定向端面法線方向為[111]的0&匕或SrF2單晶棒，晶體生長在真空下或高純氬氣氛下進(jìn)行；
在1300-1500°C下熔融原料粉體后開始晶體生長，降溫速率為I一3°C /小時，100-150小時晶體生長完成，之后以15-30°C /小時的降溫速率降溫至室溫。
[0011]較佳地，坩禍下降法的工藝參數(shù)包括:
坩禍材料采用鉑金或石墨坩禍，坩禍底部可以不放籽晶，或放入經(jīng)X射線衍射儀精確定向端面法線方向為[111]的0&匕或SrF2單晶棒，晶體生長在真空下或高純氬氣氛下進(jìn)行；
在1300-1500 °C下熔融原料粉體后開始晶體生長，坩禍下降速率為0.5-2mm/小時，150-300小時晶體生長完成，之后以15-30°C /小時的降溫速率降溫至室溫。
[0012]此外，本發(fā)明還提供了一種上述Nd摻雜氟化鍶鈣晶體的發(fā)光波長的調(diào)控方法，通過改變所述晶體中Ca、Sr之間的濃度配比，實現(xiàn)在近紅外波段下，晶體發(fā)光波長在1050-1063nm之間的調(diào)控。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明具體地涉及到一種釹離子摻雜的CahSrxF2(0〈χ〈1)激光晶體，屬于激光晶體材料領(lǐng)域。本發(fā)明是在CahSrxF2 (0<χ<1)混晶中摻入Nd3+，通過改變x的數(shù)值，實現(xiàn)Nd離子近紅外I μπι波段發(fā)光波長的調(diào)控，波長調(diào)控范圍是1050?1063nm。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實施例1中生長的Nd = Caa5Sra5F2晶體在796nm閃光燈泵浦下產(chǎn)生的發(fā)射光譜。
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖和下述實施方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，應(yīng)理解，附圖及下述實施方式僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0016]本發(fā)明屬于激光晶體材料領(lǐng)±或，具體地涉及到一種釹離子摻雜的Ca1^xSrxF2 (0<χ<1)激光晶體。
[0017]1、本發(fā)明針對Nd離子摻雜的CahSrxF2(0〈x〈I)激光晶體實現(xiàn)近紅外發(fā)射波長的調(diào)控。所述Ca^SrxF2激光晶體是一種CaF 2_SrF^晶。
[0018]2、當(dāng)三價的稀土離子Nd3+摻入到Ca ^SrxF2混晶中，通過改變CaF 2與SrF2的濃度配比(即X的數(shù)值)，來調(diào)控Nd3+在Ca ^xSrxF2混晶中形成的發(fā)光中心的結(jié)構(gòu)，獲得不同波長的發(fā)射光譜。通過改變X的數(shù)值，實現(xiàn)Nd離子近紅外I ym波段發(fā)光波長的調(diào)控，波長調(diào)控范圍是1050?1063nm。
[0019]3、本發(fā)明所述的三價陽離子Nd3+摻雜濃度優(yōu)選為0.08at.% ~2.0at.%。所述的Ca1JrxF2激光晶體，X的取值范圍為:0〈χ〈1。
[0020]4、NchCahSrxF2單晶的生長方法可以為坩禍下降法和溫度梯度法，對于坩禍下降法和溫度梯度法，坩禍材料分別采用鉑金坩禍或石墨坩禍，坩禍底部不放籽晶或放入經(jīng)X射線衍射儀定向端面法線方向為[111]的0&匕或SrF2單晶棒，晶體生長在高真空度下或高純氬氣氛下進(jìn)行。
[0021]圖1所示為采用本發(fā)明專利生長的Nd = Caa5Sra5F2晶體在796nm閃光燈泵浦下產(chǎn)生的發(fā)射光譜，其中Nd:CaF2晶體的峰值為1054nm和1063nm，Nd: SrF2晶體的峰值為1050nm和1056nm，而NchCaci 5Srtl 5F2晶體的峰值為1052nm和1057nm，分別處在NchCaF2晶體和Nd: 3沖2晶體的峰值范圍1050nm?1054nm，1056nm?1063nm內(nèi)，通過改變CaF 2與SrF 2的濃度配比可以實現(xiàn)在1050nm?1054nm，1056nm?1063nm范圍之間新波長的輸出。
[0022]所述晶體的制備方法包括:
1、原料配方:初始原料采用NdF3,CaFjP SrF 2，其中摻雜NdFj^摩爾濃度在
0.08at.%?2.0at.%之間，CaF；^ SrF 2按摩爾比(l_x):x進(jìn)行配料，其中x為Oat.% -1OOat.%0除氧劑PbF2的加入量為Ca ^SrxF2的0.1?2wt%，優(yōu)選范圍為0.2?
1.0wt% ；
2、采用熔體法生長NchCahSrxF2晶體:按上述原料配方比例稱取所有原料，充分混合均勻后裝入坩禍內(nèi)，采用熔體法生長上述晶體；
3、上述晶體的生長方法可以為溫度梯度法或坩禍下降法；
對于溫度梯度法，坩禍材料采用高純石墨，坩禍底部可以不放籽晶，或放入經(jīng)X射線衍射儀精確定向端面法線方向為[111]的0&匕或SrF2單晶棒，晶體生長在高真空度下或高純氬氣氛下進(jìn)行；
對于坩禍下降法，坩禍材料采用鉑金或石墨坩禍，坩禍底部可以不放籽晶，或放入經(jīng)X射線衍射儀精確定向端面法線方向為[111]的0&&或SrF2單晶棒，晶體生長在高真空度下或高純氬氣氛下進(jìn)行；
4、發(fā)射光譜的測試:將上述生長的Nd:Cai_xSrxF2晶體切割成片，光學(xué)拋光后在FLSP920熒光光譜儀上測試室溫發(fā)射光譜，泵浦源采用波長為796nm閃光燈。
[0023]下面進(jìn)一步例舉實施例以詳細(xì)說明本發(fā)明。同樣應(yīng)理解，以下實施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能