一种赝硅灰石结构制造技术

本发明专利技术公开了一种赝硅灰石结构

【技术实现步骤摘要】
一种赝硅灰石结构SrGeO3晶体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种赝硅灰石结构
SrGeO3(
以下简称为
PW
‑
SrGeO3)
晶体及其制备方法和应用，属于人工晶体
和激光

。

技术介绍

[0002]2‑3μ
m
中红外波段激光的大气透过性能好，对人眼安全，并且处于甲烷
、
氨
、
一氧化碳和众多有机污染物的特征吸收带，在激光测距
、
遥感
、
环境监测
、
自由空间激光通讯等领域具有广泛的应用前景
。
利用成熟的
、2
μ
m
波段的调
Q
激光做泵浦源，通过晶体的受激拉曼散射效应可以实现2‑3μ
m
波段中红外激光
(
固体拉曼激光
)
输出
。
相比于直接激射型固体激光，固体拉曼激光具有更高的转换效率
、
更短的脉冲宽度
、
更窄的光谱宽度
。
相比于光参量振荡固体激光，固体拉曼激光的光束质量更好
、
性能更稳定
、
使用维护更方便
。
因此，2‑3μ
m
波段固体拉曼激光受到了广泛关注
。
[0003]固体拉曼激光的性能主要依赖于拉曼晶体的性能
。
目前，能够在2‑3μ
m
中红外波段实现拉曼激光输出的仅有金刚石
、BaWO4、KGd(WO4)2、YVO4等少数几种晶体
。
其中，金刚石晶体的综合性能最好
(G.Demetriou,A.J.Kemp,V.Savitski,100kW peak power external cavity diamond Raman laser at 2.52
μ
m,Opt.Express 2019,27,10296)
，但是大尺寸
、
优质金刚石晶体的制备困难，限制了金刚石晶体的应用
。
其他晶体的输出能量不足
1mJ(O.Kuzucu,Watt
‑
level,mid
‑
infrared output from a BaWO
4 external
‑
cavity Raman laser at 2.6
μ
m,Opt.Lett.2015,40,5078
；
R.Nahear,N.Suliman,Y.Bach,et al.,An electro
‑
optic,actively Q
‑
switched Tm:YAP/KGW external
‑
cavity Raman laser at 2273nm and 2344nm,Photonics 2021,8,519
；
P.Cheng,J.Q.Zhao,F.Xu,et al.Diode
‑
pumped mid
‑
infrared YVO4Raman laser at 2418nm,Appl.Phys.B 2018,124,5)
，尚不能充分满足应用需求
。
低温相
BaGeO3(
以下简称
α
‑
BaGeO3)
晶体是最近被发现的一种综合性能优异的中红外拉曼晶体，有望在2‑3μ
m
波段实现大能量
/
高功率拉曼激光输出
(S.M.Wan,Y.Zeng,Y.N.Yao,et al.,BaGeO3:A mid
‑
IR transparent crystal with superstrong Raman response,Inorg.Chem.2020,59,3542
；万松明
,
张树杰
,
姚亚楠
,
一种低温相锗酸钡晶体的制备方法及其应用
,
国家专利技术专利
,CN 108277522 B,2020)。
但是，
α
‑
BaGeO3晶体的硬度不高，在空气中长期放置容易潮解，并且优质
、
大尺寸
α
‑
BaGeO3晶体的生长问题一直没有得到解决，制约了
α
‑
BaGeO3晶体的应用
。
[0004]SrGeO3与
BaGeO3具有相似的化学组成
。Grebenshchikov
等人研究发现：
SrGeO3晶体在常压下存在两种物相，相转变温度在
990℃
附近
(R.G.Grebenshchikov,A.K.Shirvinskaya,V.I.Shitova,Neorg.Mater.1968,4,1376)。1997
年，
Nishi
等人通过单晶衍射的方法研究了室温相
SrGeO3晶体的结构
(F.Nishi,Strontium Metagermanate,SrGeO3,Acta Cryst.1997,C53,399)
，发现：该晶体
(PW
‑
SrGeO3)
与
α
‑
BaGeO3类似，也具有赝硅灰石结构，属于单斜晶系
、C2/c
空间群
。PW
‑
SrGeO3晶体的晶胞参数晶体的晶胞参数
β
＝
111.30
°
；晶体结构由
Sr
离子层和
Ge3O9六元环层沿
c
轴方向交替
堆叠而成
(F.Nishi,Strontium Metagermanate,SrGeO3,Acta Cryst.1997,C53,399)。
通过实验和理论分析，我们发现：
PW
‑
SrGeO3晶体的透光范围
、
光谱性能与
α
‑
BaGeO3类似
。
但是，相对于
α
‑
BaGeO3晶体，
PW
‑
SrGeO3晶体的机械性能更好
、
在空气中更稳定，是一种综合性能良好
、
可用于产生2‑3μ
m
波段激光的新型拉曼晶体
。
但是，目前国内外还没有关于
PW
‑
SrGeO3晶体制备和激光器件方面的报道
。
主要是因为
PW
‑
SrGeO3晶体生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种赝硅灰石结构
SrGeO3晶体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将
SrGeO3多晶原料和助熔剂混合后，加热至熔化得到高温溶液；通过尝试籽晶法确定晶体生长的初始温度，向高温溶液中下入籽晶，设定降温速率和晶体旋转速度进行晶体生长；晶体生长过程结束后，将晶体提离液面，降至室温即得到赝硅灰石结构
SrGeO3晶体
。2.
根据权利要求1所述的赝硅灰石结构
SrGeO3晶体的制备方法，其特征在于：所述助熔剂为碱金属钼酸盐或碱金属钨酸盐
。3.
根据权利要求2所述的赝硅灰石结构
SrGeO3晶体的制备方法，其特征在于：所述助熔剂与
SrGeO3的摩尔比在
1:2
至
2:1
之间
。4.
根据权利要求1所述的赝硅灰石结构
SrGeO3晶体的制备方法，其特征在于：所述降温速率为
0.5
‑
2℃/
天，晶体旋转速度为5‑
10
转
/

【专利技术属性】
技术研发人员：万松明，李斌，张雪，王海龙，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：