一种红光激光增益介质材料及其制备方法和激光器件

本发明涉及激光，特别涉及一种红光激光增益介质材料及其制备方法和激光器件。

背景技术：

1、0.68微米波段红光激光在生物医疗、农业、激光显示以及激光雷达测距等方面应用广泛，在光学、光电子学、生物光子学等领域占有重要的地位。目前，获得红光激光主要有以下三种方式，一种是半导体激光器，使用gainp/algainp材料，通过电泵浦直接得到红光激光。但半导体激光器输出的红光激光功率仅为瓦级，功率低，难以满足日益增长的新需求。另一种是通过拉曼技术实现红光激光，该方式能量转换效率较小。第三种是通过倍频掺钕激光晶体4f3/2→4i13/2波段激光，利用非线性技术产生红光激光。得益于成熟的近红外激光技术，第三种方式有望产生高功率、高效率的红光激光输出。然而，掺钕激光晶体4f3/2→4i13/2波段的发射与占主导地位的1微米波段的发射存在激烈的竞争，导致掺钕晶体1.3微米波段的发射强度普遍较低，且带宽较小，严重限制了红光激光输出功率和效率的进一步提升，制约着高功率红光激光的发展和应用。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种红光激光增益介质材料，通过在掺钕氧化钇晶体中掺入镧离子，改变钕离子的配位环境，提高了掺钕氧化钇晶体在1.3微米波段的发射强度，有利于产生1.3微米波段激光，再利用倍频实现高功率、高效率红光激光。

2、本发明的另一目的在于提供上述红光激光增益介质材料的制备方法。

3、本发明的再一目的在于提供一种激光器。

4、本发明的目的通过以下技术方案实现：

5、本发明提供了一种红光激光增益介质材料，其化学式为(ndxlayy1-x-y)2o3，x为钕离子占总阳离子的摩尔百分数，x＝0.3％～0.5％；y为镧离子占总阳离子的摩尔百分数，y＝6％～15％；

6、所述红光激光增益介质材料在应用于激光器件时，首先利用0.8微米激光泵浦，产生4f3/2→4i13/2波段激光，通过倍频1.3微米波段激光，产生0.68微米波段红光激光。

7、优选的，所述的红光激光增益介质材料，其化学式为(ndxlayy1-x-y)2o3，其中x＝0.4％～0.5％，y＝8％～12％。

8、优选的，所述的红光激光增益介质材料，化学式为(ndxlayy1-x-y)2o3，其中x＝0.5％，y＝12％。

9、优选的，所述的红光激光增益介质材料，1.3微米波段的发射带宽为18纳米。

10、本发明还提供所述红光激光增益介质材料的制备方法，包括以下步骤：

11、以氧化钇、氧化钕、氧化镧为原料，按照配比称量，并充分研磨、混合，并在1500～1700℃高温预烧，得到混合料；

12、采用高温熔体法进行晶体生长，降温至室温，获得钕和镧离子共掺的氧化钇晶体，即红光激光增益介质材料。

13、优选的，所述高温熔体法为激光加热基座法、提拉法、温梯法中的一种。

14、优选的，所述晶体生长的化料温度为2400℃～2450℃。

15、优选的，所述晶体生长的速率为每小时1.5～2.0毫米。

16、优选的，所述降温至室温，具体为：以1～5℃/小时的速率降至室温。

17、本发明还提供一种激光器，包括所述的红光激光增益介质材料。

18、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

19、(1)本发明的红光激光增益介质材料，通过在掺钕氧化钇晶体中掺入镧离子，改变钕离子的配位环境，显著提高了掺钕氧化钇晶体在1.3微米波段的发射强度。

20、(2)本发明的红光激光增益介质材料，通过调控钕、镧离子的掺杂量，可获得1.3微米波段发射强度高、寿命长(近300微秒)的激光增益介质材料，有利于倍频产生高功率、高效率红光激光。

21、(3)本发明的红光激光增益介质材料，通过调控钕、镧离子的掺杂量，可获得1.3微米波段发射强度高、发射带宽宽(18纳米)的激光增益介质，有利于倍频产生超快红光激光输出。

22、(4)本发明的激光增益介质材料，通过在掺钕氧化钇晶体中引入少量的镧离子，有效降低晶体熔点，降低单晶的制备难度。

1.一种红光激光增益介质材料，其特征在于，其化学式为(ndxlayy1-x-y)2o3，x为钕离子占总阳离子的摩尔百分数，x＝0.3％～0.5％；y为镧离子占总阳离子的摩尔百分数，y＝6％～15％；

2.根据权利要求1所述的红光激光增益介质材料，其特征在于，其化学式为(ndxlayy1-x-y)2o3，其中x＝0.4％～0.5％，y＝8％～12％。

3.根据权利要求1所述的红光激光增益介质材料，其特征在于，化学式为(ndxlayy1-x-y)2o3，其中x＝0.5％，y＝12％。

4.根据权利要求3所述的红光激光增益介质材料，其特征在于，1.3微米波段的发射带宽为18纳米。

5.权利要求1～4任一项所述红光激光增益介质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的红光激光增益介质材料的制备方法，其特征在于，所述高温熔体法为激光加热基座法、提拉法、温梯法中的一种。

7.根据权利要求5所述的红光激光增益介质材料的制备方法，其特征在于，所述晶体生长的化料温度为2400℃～2450℃。

8.根据权利要求5所述的红光激光增益介质材料的制备方法，其特征在于，所述晶体生长的速率为每小时1.5～2.0毫米。

9.根据权利要求5所述的红光激光增益介质材料的制备方法，其特征在于，所述降温至室温，具体为：以1～5℃/小时的速率降至室温。

10.一种激光器，其特征在于，包括权利要求1～4任一项所述的红光激光增益介质材料。