一种用于生长可调谐激光晶体的方法

本发明涉及光电子功能材料，具体涉及一种用于生长可调谐激光晶体的方法。

背景技术：

1、limgal(moo4)3晶体为非同成分熔化化合物，可以通过助熔剂法来生长该晶体。2012年萧斌等人采用li2mo3o10作为助熔剂，溶质和助熔剂的摩尔比为2:1，成功生长出了21.2×13.3×5.3mm3的cr3+:limgal(moo4)3晶体并研究了晶体的光谱性能。该晶体在940nm处有一个宽的发射峰，半峰宽达到191nm，发射截面为3.0×10-20cm2，荧光寿命为33μs，是一种优良的潜在可调谐激光晶体材料。虽然用li2mo3o10作助熔剂可以生长出cr3+:limgal(moo4)3晶体，但是由于原料和助熔剂都使用了大量饱和蒸汽压低的moo3，使得生长过程中出现严重的挥发，导致晶体生长饱和点不易确定，晶体生长速率不易控制和晶体易产生包裹等问题；而且该方法晶体的生长温度低于800℃，这个温度也不利于生长过程的观测。这些问题并不能通过降低助熔剂的比例来解决。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种用于生长可调谐激光晶体的方法。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种用于生长可调谐激光晶体的方法，具体包括以下步骤：

4、s1、将溶质与复合助熔剂混合均匀，得到原料混合物；所述溶质为li2co3、moo3、mgo、al2o3和cr2o3；所述复合助熔剂由li2mo3o10和b2o3复合而成；所述复合助熔剂体系中b2o3和li2mo3o10的摩尔百分比为10-30％；所述复合助熔剂与溶质的摩尔比为0.8:2，cr3+离子的掺杂量为0.2-5at.％；

5、s2、将原料混合物在玛瑙研钵中研磨混合均匀后，装入铂金坩埚并置于熔盐炉，于空气气氛下升温至910℃-850℃使原料混合物完全熔融，恒温24-36h使熔体反应完全；

6、s3、将铂金丝缠绕在刚玉籽晶杆的顶端用作籽晶，再将其下降至液面上方直至跟液面接触，将温度降至饱和点附近后再以0.4-35℃/天的速度降温6-30天，然后提起籽晶杆，退火至室温，得到自发成核的可调谐激光晶体；所述可调谐激光晶体为cr3+:limgal(moo4)3晶体，晶转速率为5-40rpm。

7、优选地，步骤s1中所述li2mo3o10以li2co3和moo3为形成原料，b2o3以h3bo3为形成原料。

8、优选地，步骤s3得到的cr3+:limgal(moo4)3晶体属于三斜晶系，空间群为晶胞参数为：ɑ＝77.597(19)°,β＝85.79(2)°,γ＝77.94(2)°,z＝2。

9、优选地，步骤s3得到的cr3+:limgal(moo4)3晶体中每一个镁或铝与六个氧原子配位形成一个扭曲的八面体，这种八面体格位为cr3+离子提供取代格位，且mg和al的无序占据及两种不同的八面体格位使cr3+:limgal(moo4)3晶体具有宽的吸收带和发射带。

10、采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：

11、1、本发明的可调谐激光晶体的生成方法中，b2o3的引入是必须的。b2o3的引入可以适当提高熔体体系的粘度，有效降低熔体体系的挥发，并将生长温度提高到900℃左右使得整个熔体变得透彻明亮，非常有利于稳定晶体生长的熔体环境且便于生长过程的观测和提高晶体质量。

12、2、本发明cr3+:limgal(moo4)3晶体的生成方法，以li2mo3o10+b2o3这种无毒、环保的复合助熔剂体系，可以将cr3+:limgal(moo4)3晶体的生长温度适当提高，同时还可以有效降低熔体体系在生长过程中的挥发性。有效解决了体系的挥发问题，稳定晶体的生长环境，有利于得到大尺寸的质量优良的cr3+:limgal(moo4)3晶体，为该晶体的基础研究及其应用提供了关键技术条件。

技术特征：

1.一种用于生长可调谐激光晶体的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种用于生长可调谐激光晶体的方法，其特征在于：步骤s1中所述li2mo3o10以li2co3和moo3为形成原料，b2o3以h3bo3为形成原料。

3.如权利要求1所述的一种用于生长可调谐激光晶体的方法，其特征在于：步骤s3得到的cr3+:limgal(moo4)3晶体属于三斜晶系，空间群为晶胞参数为：ɑ＝77.597(19)°,β＝85.79(2)°,γ＝77.94(2)°,z＝2。

4.如权利要求1所述的一种用于生长可调谐激光晶体的方法，其特征在于：步骤s3得到的cr3+:limgal(moo4)3晶体中每一个镁或铝与六个氧原子配位形成一个扭曲的八面体，这种八面体格位为cr3+离子提供取代格位，且mg和al的无序占据及两种不同的八面体格位使cr3+:limgal(moo4)3晶体具有宽的吸收带和发射带。

技术总结本发明公开了一种用于生长可调谐激光晶体的方法，该方法包括以下步骤：S1、将溶质与复合助熔剂混合均匀，得到原料混合物；所述溶质为Li<subgt;2</subgt;CO<subgt;3</subgt;、MoO<subgt;3</subgt;、MgO、Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;和Cr<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;；所述复合助熔剂由Li<subgt;2</subgt;Mo<subgt;3</subgt;O<subgt;10</subgt;和B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;复合而成；所述复合助熔剂体系中B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;和Li<subgt;2</subgt;Mo<subgt;3</subgt;O<subgt;10</subgt;的摩尔百分比为10‑30％；所述复合助熔剂与溶质的摩尔比为0.8:2，Cr<supgt;3+</supgt;离子的掺杂量为0.2‑5at.％；S2、将原料混合物在玛瑙研钵中研磨混合均匀后，装入铂金坩埚并置于熔盐炉，于空气气氛下升温至910℃‑850℃使原料混合物完全熔融，恒温24‑36h使熔体反应完全；S3、将铂金丝缠绕在刚玉籽晶杆的顶端用作籽晶，再将其下降至液面上方直至跟液面接触，将温度降至饱和点附近后再以0.4‑35℃/天的速度降温6‑30天，然后提起籽晶杆，退火至室温，得到自发成核的可调谐激光晶体。技术研发人员：张莉珍,林州斌,苑菲菲,刘乐辉,黄溢声受保护的技术使用者：中国科学院福建物质结构研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/29