Yb掺杂低对称多取代格位的新型晶体K3Y3(BO3)4的生长和性能研究

随着InGaAs激光二极管技术的成熟，使以Yb掺杂的晶体作为增益介质的全固态激光器的泵浦源问题得到解决，而且与传统的激活离子Nd离子相比，Yb离子具有更优秀的性质，因此，近年来掺Yb的激光晶体倍受关注。本项目欲生长一种全新激光晶体Yb:K3Y3(BO3)4。其基质材料K3Y3(BO3)4是申请人近年来首次合成的一种新材料，前期研究结果表明它在结构和物性上都具有掺杂Yb离子的优异性能。项目拟采用助熔剂法来生长高质量、较大尺寸的该激光晶体，并详细测定和研究它的机械加工属性、热属性、光谱特征等，为其应用于全固态激光器奠定理论和实验基础；最后采用合适的装置初步测定其激光输出特性，并根据实验结果来研究基质结构与掺杂后晶体的激光属性之间的关联性问题。这些工作不仅在理论上有重要研究意义而且在应用上也有重要的研究价值。

在本项目的资助下，通过助熔剂法，采用泡生法以及顶部子晶法，以K2CO3，Li2CO3，H3BO3和LiF为助熔剂体系，生长了一种新型具有低对称多取代格位的稀土硼酸盐激光晶体Yb:K3Y3(BO3)4，最大尺寸达23*15*7 mm3 。另外，还生长了一系列Yb掺杂的K3Y3(BO3)4的晶体，通过定向切割，制成一系列Yb含量不同的晶片，研究了其吸收及发光性质，结果显示该晶体主要发射处于1030nm，并且具有较宽的发射半峰宽，该特征和预期设想吻合的很好，这也初步验证了Yb:K3Y3(BO3)4晶体在激光器中的潜在应用性。同时，我们还开发合成了2种新型稀土硼酸盐BiSr3(YO)3(BO3)4和KBaYB2O6。并通过单晶X射线衍射的方法研究了它们的晶体结构。其中BiSr3(YO)3(BO3)4还是一种很好的非线性光学材料，其非线性效应为KDP的3倍，这预示着它有望作为新型的自倍频激光晶体材料。通过对该项目的完成，发表与该项目相关的SCI论文共5篇，申请国家专利2项，目前已经授权。培养硕士研究生2名。其中值得一提的是，在该项目的资助下，申请人建立了一个用于新材料、新晶体制备、生长的完备实验室，这对申请人开展以后的工作打下坚实的基础。