梯度摻雜的YVO4-Nd∶YVO4復(fù)合晶體

邱科彬，莊乃鋒，陳 新，陳瑋冬，張 戈，趙 斌

(1.福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院，福州 350108；2.中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所，福州 350002)

0 引 言

釩酸鹽晶體是應(yīng)用于中小功率全固態(tài)激光器的主要晶體之一，具有較大的吸收和發(fā)射截面，但是熱導(dǎo)率相對(duì)較小。釩酸鹽晶體激光器使用過程中，晶體易受熱效應(yīng)的影響，使輸出的激光光束質(zhì)量和輸出功率下降，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致晶體開裂。為了改善釩酸鹽晶體激光器的熱性能，科研人員對(duì)Nd∶YVO4[1-4]、Nd∶GdVO4[5-6]、NdLuVO4[7]和不同類型釩酸鹽復(fù)合晶體[8-10]的熱效應(yīng)和激光性能等開展了較深入的研究。結(jié)果表明，摻雜離子濃度和基質(zhì)對(duì)晶體熱效應(yīng)有較大影響，復(fù)合晶體熱效應(yīng)較單一基質(zhì)晶體更好。由濃度不同而長度相同的晶片或者濃度相同而長度不同的晶片組合成的復(fù)合晶體，產(chǎn)生的熱效應(yīng)不同。具有濃度梯度的多段式晶體能有效改善晶體的熱效應(yīng)，作為激光增益介質(zhì)時(shí)可以獲得更好的激光輸出[11-12]。

目前，生長和制備釩酸鹽復(fù)合晶體或鍵合晶體，主要有二次提拉法、光浮區(qū)法和鍵合法等[8,13-15]。利用二次提拉法，可以生長YVO4-Nd∶YVO4或YVO4-Nd∶YVO4-YVO4等多段式復(fù)合晶體以及YVO4-Nd∶GdVO4等不同基質(zhì)的復(fù)合晶體。由于對(duì)晶體生長工藝要求比較高，在二次提拉法生長的晶體中，Nd3+濃度一般是單一的，實(shí)現(xiàn)濃度梯度摻雜難度較大。利用光浮區(qū)法，可以生長制備Nd3+濃度遞變的復(fù)合晶體，但是受限于釩酸鹽晶體的熱導(dǎo)率，晶體直徑一般較小，約6～10 mm，晶體質(zhì)量也不易保證。鍵合法是目前實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的制備方法，可以制備出不同基質(zhì)、不同濃度摻雜的多段式復(fù)合晶體。……