激光浮区法生长TbYO3晶体

作者：赵鹏; 仵嘉玲; 夏聪; 马世会^*; 胡章贵^*

来源：人工晶体学报, 2023, 52(10): 1758-1765.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.20230802.002

• TbYO3
• 激光浮区法
• Verdet常数
• 热导率
• 磁光晶体
• 激光损伤阈值

随着高功率固态激光器和光纤激光器的发展，对可见光-近红外区域的光学隔离器要求逐渐增加。目前设备原件正趋于小型化发展，工业应用最广泛的铽镓石榴石(TGG)晶体因其较小的Verdet常数，无法满足未来高功率激光器的需要。Tb2O3具有较高的Verdet常数，但是高熔点和相变机制使其难以通过常规提拉法进行单晶生长。本研究通过向Tb2O3中掺杂Y2O3,研究了不同掺杂浓度下(TbxY1-x)2O3的晶体生长。在n(Tb)∶n(Y)=1∶1时，通过激光浮区(LFZ)法生长了TbYO3单晶，而纯净的Tb2O3和(Tb0.3Y0.7)2O3单晶无法通过该方法合成。TbYO3晶体具有较高的Verdet常数(445 nm处为529 rad·T-1·m-1,880 nm处为116 rad·T-1·m-1),为TGG晶体(445 nm处为350 rad·T-1·m-1,880 nm处为49 rad·T-1·m-1)的1.51～2.37倍。因此，TbYO3晶体可以有效减少构建光学隔离器的介质长度或降低嵌入光学隔离器所需的磁场强度。此外，TbYO3晶体还具有11 W·m-1·K-1的中等热导率，1.67 GW·cm-2的高激光损伤阈值。这些优点可以使TbYO3晶体成为一种有吸引力的磁光材料。

• 单位
  天津理工大学