本發(fā)明涉及磁光晶體材料領(lǐng)域，特別是涉及一種鐠離子摻雜鈧鋱鋁镥石榴石磁光晶體及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、磁光晶體是一種基于磁光效應(yīng)的重要光功能晶體材料，被廣泛應(yīng)用到磁光開關(guān)、磁光調(diào)制器、磁光隔離器、電流傳感器、光纖通訊等領(lǐng)域。目前商業(yè)化的磁光晶體主要是含tb3+的晶體材料，比如tgg(tb3ga5o12)、tsag(tb3sc2al3o12)晶體等。其中，tgg晶體在生長過程中容易發(fā)生嚴(yán)重的氧化亞鎵揮發(fā)和螺旋生長等問題，造成嚴(yán)重的組分偏離從而導(dǎo)致晶體質(zhì)量較差且難以長大。而tsag晶體在sc3+離子的摻入后，雖然成為同成分熔融，但是在生長過程中，熱應(yīng)力極大且出現(xiàn)偏析現(xiàn)象，及其容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響晶體的尺寸和質(zhì)量。進(jìn)一步地，通過用lu3+來部分取代tsag中的sc3+，獲得tslag(tb3sc2(1-x)lu2xal3o12)晶體，不再有開裂傾向，但是晶體verdet常數(shù)相較tsag晶體卻有所降低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鐠離子摻雜鈧鋱鋁镥石榴石磁光晶體及其制備方法和應(yīng)用，可以獲得兼顧不開裂和高磁光性能的新型磁光晶體。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種鐠離子摻雜鈧鋱鋁镥石榴石磁光晶體，所述鐠離子摻雜鈧鋱鋁镥石榴石磁光晶體的化學(xué)式為tb3(1-y)pr3ysc2(1-x)lu2xal3o12，其中，x＝0.1～0.2，y＝0.05～0.1。

4、本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述的鐠離子摻雜鈧鋱鋁镥石榴石磁光晶體的制備方法，包括以下步驟：

5、1)將pr2o3、tb4o7、sc2o3、al2o3、lu2o3按照化學(xué)式tb3(1-y)pr3ysc2(1-x)lu2xal3o12稱取質(zhì)量、混合，得到混合料，其中，x＝0.1～0.2，y＝0.05～0.1；

6、2)將所述步驟1)得到的混合料進(jìn)行煅燒，得到煅燒料；

7、3)將所述步驟2)得到的煅燒料融化，采用提拉法進(jìn)行晶體生長，得到晶體；

8、4)將所述步驟3)得到的晶體冷卻至25～30℃，得到鐠離子摻雜鈧鋱鋁镥石榴石磁光晶體。

9、優(yōu)選的，所述步驟2)煅燒的條件包括：溫度為1250～1350℃，時間為10～12h。

10、優(yōu)選的，所述步驟3)融化的溫度為高于熔點60～100℃，保溫6～20h。

11、優(yōu)選的，所述提拉法的條件包括：提拉速度為0.8～1.5mm/h，旋轉(zhuǎn)速度為10～16rpm。

12、優(yōu)選的，所述步驟4)冷卻的速率為10～20℃/h。

13、優(yōu)選的，所述步驟1)pr2o3、tb4o7、sc2o3、al2o3、lu2o3的純度都為99.999％。

14、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的鐠離子摻雜鈧鋱鋁镥石榴石磁光晶體在磁光開關(guān)、磁光調(diào)制器、磁光隔離器、電流傳感器或光纖通訊中的應(yīng)用。

15、本發(fā)明的有益效果為：

16、本發(fā)明的鐠離子摻雜鈧鋱鋁镥石榴石磁光晶體tb3(1-y)pr3ysc2(1-x)lu2xal3o12,x＝0.1～0.2，y＝0.0,5～0.1，是一類新型的磁光晶體材料，屬于立方晶系，該晶體能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸、不開裂生長，并且具有較大verdet常數(shù)，同時，晶體具有良好的加工性能和導(dǎo)熱性能，晶體透光范圍為400～1600nm，可作為可見-近紅外波段磁光器件的核心晶體材料，特別是高功率激光器中隔離器的理想晶體材料，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會價值潛力。制備方法可操作性強，有利于實現(xiàn)大規(guī)模批量生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種鐠離子摻雜鈧鋱鋁镥石榴石磁光晶體，其特征在于，所述鐠離子摻雜鈧鋱鋁镥石榴石磁光晶體的化學(xué)式為tb3(1-y)pr3ysc2(1-x)lu2xal3o12，其中，x＝0.1～0.2，y＝0.05～0.1。

2.一種權(quán)利要求1所述的鐠離子摻雜鈧鋱鋁镥石榴石磁光晶體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2)煅燒的條件包括：溫度為1250～1350℃，時間為10～12h。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3)融化的溫度為高于熔點60～100℃，保溫6～20h。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3)提拉法的條件包括：提拉速度為0.8～1.5mm/h，旋轉(zhuǎn)速度為10～16rpm。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟4)冷卻的速率為10～20℃/h。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)pr2o3、tb4o7、sc2o3、al2o3、lu2o3的純度都為99.999％。

8.權(quán)利要求1所述的鐠離子摻雜鈧鋱鋁镥石榴石磁光晶體在制備磁光開關(guān)、磁光調(diào)制器、磁光隔離器、電流傳感器或光纖通訊中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種鐠離子摻雜鈧鋱鋁镥石榴石磁光晶體及其制備方法和應(yīng)用，涉及磁光晶體材料領(lǐng)域。所述鐠離子摻雜鈧鋱鋁镥石榴石磁光晶體的化學(xué)式為Tb3(1?y)Pr3ySc2(1?x)Lu2xAl3O12，其中，x＝0.1～0.2，y＝0.05～0.1。鐠離子摻雜鈧鋱鋁镥石榴石磁光晶體能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸、不開裂生長，并且具有較大Verdet常數(shù)，同時，晶體具有良好的加工性能和導(dǎo)熱性能，晶體透光范圍為400～1600nm，可作為可見?近紅外波段磁光器件的核心晶體材料，特別是高功率激光器中隔離器的理想晶體材料，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會價值潛力。

技術(shù)研發(fā)人員：張沛雄,尹浩,李真,陳振強
受保護(hù)的技術(shù)使用者：暨南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9