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高效中红外Pr,Er:YSGG激光晶体及其制备方法

成果类型：: 发明专利

发布时间: 2023-09-29 21:40:43

科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 石杰 | 2023-09-29 21:40:43
成果简介 技术亮点 应用前景 团队概括 产生的效益 转化方式

本发明的目的在于公开一种能够在2. 7-2. 8 μ m实现高效激光输出的ft·，Er:YSGG 激光晶体及其制备方法。本发明采用如下技术方案高效中红外激光晶体Pr，Er:YSGG,所述晶体的化学式为Pr3+，Er3+:Y3Sc2Ga3012,分 子式 I^r3xEr3yY3(1_x_y0c2G￡i5O12，其中 0 < x，y < 1，(可简写成 Pr，Er:YSGG)。Pr3 的 ％ 能级与Er3+离子的激光下能级4Iiv2接近，可加速激光下能级粒子抽空速率，减小寿命，在振荡过 程中激光介质可以保持较高的增益，提高斜效率。

(1)、采用固相法或液相法制备所述晶体的多晶原料，所述固相法是按照下列化学反应式 3xPr203+3yEr203+3 (Ι-χ-y) Y203+2Sc203+3Ga203 = 2Pr3xEr3yY(3_3x_3y)Sc2Ga3O12,其中 χ =0. 5-5at%, y = 30_50at%，通过固相反应法制得所述晶体的多晶原料；所述液相法指共沉淀法或溶胶-凝胶法；(2)、使用(1)制备的多晶原料，采用熔体法制备Pr，Er:YSGG单晶。

铒离子的4111/2 — 4I1372跃迁，在不同的基质中可产生2. 7-3 μ m波段的激光，这个 波段与水的强吸收峰位置重叠，因而水对它的吸收率特别高，是精细外科手术理想的工作 波段，这一性质使铒激光在生物和医学领域已得了非常广泛的应用。另外，用2.7-3μπι的 激光泵浦红外非线性晶体实现光参量振荡，能够获得3 19 μ m的高功率红外光源，可用于 光电对抗(干扰)、红外照明、激光雷达、自由空间通信、化学和生物战剂的探测、环境污染 监测以及反恐等领域。

孙敦陆，中国科学技术大学合肥物质科学研究院研究员，博士生导师，现任中科院安徽光机所激光技术中心晶体材料研究室主任，全国人工晶体标准化技术委员会委员 提出在GYSGG混晶中掺入稀土离子Er,Ho实现中红外2.7-3微米的激光输出，通过能级耦合，掺入少量能级耦合离子，使激光下能级寿命得到降低，从而大大减小了激光阈值，激光转换效率也得到了明显提高，提出采用热键合及曲面晶体元件减小晶体的热透镜效应，提高了晶体的激光性能，并且晶体更适合在高重复频率下工作。

本发明属于一种高效的抗辐射中红外激光晶体，在Er3+:Y3Sc2Ga3O12(Er:YSGG)，其中Er3+的掺杂浓度高于30at％，晶体中掺入Pr3+，表达式可写为Pr3+，Er3+:Y3Sc2Ga3O12，其下能级的荧光寿命可得到一定的减小，从而有效提高了晶体的激光效率。

合作方式：技术开发

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