水热法生长复合钛宝石激光晶体

《水热法生长复合钛宝石激光晶体》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据第20卷第4期2005年7月无机材料学报JournalofInorganicMaterialsV01．20．No．4Jul．，2005文章编号：1000—324X(2005)04—0864—05水热法生长复合钛宝石激光晶体宋词1，张昌龙2，夏长泰1，杭寅1，徐军1(1．中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800；2．国家特种矿物材料工程技术研究中心，桂林541004)摘要：水热法生长了复合钛宝石(A1203／Ti：A1203)激光晶体．对外层A1203X射线u扫描表明其晶体质量很高．外层生长的A1203和内部的钛宝石激光棒结合牢固、紧密，因而能适应高强度泵浦所带

2、来的激光介质内部的热应力．复合激光晶体界面层带来的光损耗很小。就我们所知，这是首次用水热法生长复合激光晶体．关键词：激光材料；复合激光晶体；钛宝石；激光器冷却中图分类号：TN244文献标识码：A1引言早在1962年贝尔实验室的G．E．Devlin等人首次提出了在激光介质(红宝石)周围生长不掺质的白宝石复合激光棒的设想[1])对其进行了理论分析和实验模拟．结果表明，采用复合结构可以降低泵浦阈值和提高激光棒散热效率．高功率、大能量激光技术及半导体激光二极管(LD)泵浦技术的发展使复合激光晶体引起了人们极大的兴趣．1993年Bowman[2】等人在对YAG／Tm，Ho：YAG复合激光

3、晶体进行实验发现，激光输出加倍而且热透镜效应减少30％．MasakiTsunekane等人【3】从理论和实验上研究了端面泵浦的复合Nd：YAG激光晶体．他们发现复合激光晶体峰值温度不到传统晶体的70％，热应力则不到60％．由于复合激光棒内热应力大大减小，因而输出功率提高到原来的1．5倍．FrankHanson等人[4

4、、Y-．F．Chen等人【引、M．P．MacDonald[6】等人和M．Armstrong[7]等人的报道都显示了复合激光晶体的优越性．在他们的报道中，将不含激光介质的晶体复合在激光晶体上，主要是通过两种途径实现：一是通过光学耦合剂或者直接叠合(光胶)而成，另外是

5、用提拉法或者导模法Is]等技术生长出复合晶体．用光学耦合剂或者直接叠合时，由于光学耦合剂与单晶体的失配，且纯晶体与掺杂晶体间存在明显的分界，使得光损耗大；提拉法或导模法直接生长的复合单晶，晶体质量差，存在大量的气泡和包裹物等缺陷，重复性低，至今未在器件中实际应用．本文将介绍用水热法生长的复合钛宝石(A1203／Ti：A1203)激光晶体，并阐述该复合晶体生长过程和晶体的特点．收稿日期；2004-06—14，收到修改稿日期：2004-07-08基金项目：国家自然科学基金(60478024)作者简介；宋词(1977-)，男，博士研究生．E—mail万方数据4期宋词：等，水热法生长复

6、合钛宝石激光晶体8652实验用反应腔尺寸为咖38mmx700mm的高压釜生长了复合钛宝石激光晶体，根据水热条件下A1203的生长机理对其外形进行了分析．用PhilipsX’pertMRD衍射仪对外层A1203晶体进行了x射线u扫描，以研究其完整性．取由6mmx6mmxl5mm生长得到的样品，将外层A1203与<1i00>轴平行的相对的两个平面按布儒斯特角切割并抛光，然后用Verdi—V6激光器泵浦生长的复合钛宝石激光晶体，研究界面部分光损耗情况．3结果和讨论3．1复合钛宝石激光晶体的生长用水热法生长复合钛宝石激光晶体的装置如图1所示．根据应用需要，我们切取温梯法Ti：A1203

7、(0．06—0．50wt％，中科院上海光机所)，并将其按所需的方向切割，加工成激光棒，经酸洗和超声波清洗之后(无需抛光，因为在生长过程中可通过控制将晶体表层部分溶解到溶液中)，将晶体用黄金丝悬挂在生长区．用火焰法生长的A1203晶体作为培养料溶解区黄金坩埚底部．用KHC03(1mol／L)和Na2C03(1mol／L)混合溶液作为溶剂．Ti：A1203和底部的A1203培养料之间有带孔的隔板．然后将坩埚焊接密封后放入高压釜内．再将高压釜放置在含有两个温度区域的炉内．将高压釜温度升高到490。C(=k2。C)，高压釜压力为1．2×108Pa，生长时控制加热炉使生长区比溶解区温度低

8、约30—40。C．6天后将高压釜冷却，取出生长的复合钛宝石激光晶体(图2)．3．2复合钛宝石激光晶体的特征图1水热法生长复合钛宝石激光晶体装置示意图Fig．1Schematicdrawingofthehy—drothermalgrowthsystem1-Growthregion；2-Nutrientregion；3-Steelcap；4-Autoclave；5-Aucrucible；6-Ti：A1203；7-Solvent；8-Nutrient；9-Buffle；10一Furnaces从图2