波长转换元件制造技术

提出了一种波长转换元件，所述波长转换元件不会产生由于元件内部产生的三次谐波导致的晶体解构和二次谐波的输出饱和。所述波长转换元件接收具有波长λ的光的基波，输出具有波长λ／２的光的二次谐波，并且具有包括从由Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｙｂ和Ｌｕ组成的组中选择的至少一种元素作为添加剂的晶体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及非线性光学元件。本专利技术具体地涉及用于光波长转换的 波长转换元件。
技术介绍
近年来，已经专注于高输出激光光源作为用于处理应用、激光显示等的光源。诸如YAG激光器的固态激光器、使用具有诸如Yb和Nd之类 的稀土元素光纤的光纤激光器己经发展成为红外光区域中的激光光源。 另一方面，在可见光区域的激光光源中，具体地已经发展了红光和蓝光 区的激光光源、使用砷化镓和氮化镓等的半导体激光器，并且也已经研 究了这些光源的高输出性能。然而，仍然难以从半导体激光器直接产生 绿光。因此，通常使用的方法包括使用上述固态激光器或光纤激光器 以首先获得红外光激光器；然后将红外光通过非线性光学晶体的波长转 换元件以实现波长转换；从而获得绿光激光。回到在开发上述半导体激光器之前的年代，除了使用非线性光学晶 体的波长转换之外，几乎没有从可见光区域产生紫外区域激光的方法。 在这种技术背景下，已经积极地开发和利用了诸如铌酸锂(LiNb03)、钽 酸锂(LiTa03)、三硼酸锂(LiB305)、 P-硼酸钡(后-BaB204)、磷酸钛氧 基钾(KTiOP04: KTP)和硼酸铯锂(CsLiBeA。 CLB0)。在作为以上示例取得的多种光学材料中，具体地公知的是铌酸锂晶 体具有较大的非线性光学常数。因为其较大的非线性光学常数，包含铌 酸锂晶体的非线性光学晶体表现出较高的转换效率，并且另外能够简单 地构造使用该晶体的设备。因此，在具有100mW量级输出的设备中频繁 使用采用铌酸锂晶体的偏振反转技术来形成准相位匹配(QPM)波长转换 元件。例如，使用铌酸锂(LN)晶体或钽酸锂(LT)晶体的准相位匹配(QPM) 铌酸锂元件(QPM-LN元件)具有比LB0晶体或KTP晶体更大的非线性光 学常数。因此，高效率和高输出的波长转换是可能的。然而，QPM-LN元 件要求将光能量会聚到较窄的区域中。同样充分地，由基波和在晶体内 部根据基波产生的二次谐波引起的晶体损坏和解构(destruction)与 KTP晶体等的晶体损坏和解构相比易于出现。此外，具有几W量级输出的设备使用诸如硼酸锂(LB0)和磷酸钛 氧基钾(KTP)之类的非线性光学晶体。前一种LB0晶体具有下述有利的 特征由基波和在晶体内部根据基波产生的二次谐波引起的晶体损坏和 解构几乎不会出现。然而，所述晶体的非线性光学常数较小。因此，为 了获得高转换效率，配置了谐振器，并且将所述晶体放置在谐振器中。 因此，设备的结构变得复杂，并且所述设备也具有需要精细调节的缺点。 后一种KTP晶体的非线性光学常数与LB0晶体的非线性光学常数相比较 大。因此，KTP晶体与LB0晶体不同，可以无需谐振器就获得高转换效 率。然而，KTP晶体具有以下缺点由基波和在晶体内部根据基波产生 的二次谐波引起的晶体损坏和解构易于出现。上述晶体解构包括由光(光折射)引起的折射率变化。通常为了限 制作为晶体解构的一种的光折射，尽可能地去除在晶体内部产生吸收峰 的杂质；为了补偿甚至当进行去除时产生的空穴或者由对位缺陷 (anti-site defect)产生的电荷的目的，所述对位缺陷是在其中最初 组成晶体的另一种元素巳经存在的位置存在的不同元素，通常执行由氧 化镁或氧化锌的掺杂实现的透射率的吸收端向短波长区域移动的控制、 或者可见光区域透射率的改善。JP 06-016500A (专利文献1)通过向晶体(铌酸锂LN和钽酸锂LT) 中引入添加剂来尝试限制由光(光折射)引起的折射率改变，以及JP 2002-072266A (专利文献2)也通过使用能够使晶体成分接近理想成分 (化学计量法按化学计量组成所需的成分)的方法生长晶体来尝试进 行限制。然而目前，甚至在以上专利文献1和2中的尝试还没有完全地限制 晶体损坏和解构。如上所述，每一种非线性光学晶体均具有优点和缺点。在目前还没 有成功地限制这些确定的情况下，非线性光学晶体的优点和缺点是一种 折衷的关系。因此目前我们不得不在考虑这种折衷关系的同时根据应用 来确定将要使用的晶体。此外，JP 11-271823A (专利文献3)公开了一种具有多个波长转换 元件的波长转换器。图1是在专利文献3中描述的波长转换器的示意性 方框图。在该波长转换器中，将输入到两个波长转换元件102a、 102b 的每一个中的基波的功率密度限制为较低以抑制波长转换元件的解构， 并且也改善了整个波长转换器的转换效率。然而，具有诸如设备结构的 波长转换器包括诸如高生产成本、设备调节复杂之类的问题。专利文献1: JP 06-016500A专利文献2: JP 2002-072266A专利文献3: JP 11-271823A
技术实现思路
本专利技术将要解决的问题本专利技术的目的是提出一种波长转换元件。本专利技术提出了一种波长转 换元件，所述波长转换元件不会产生可以归于在元件中存在的紫外光的 晶体解构和二次谐波的输出饱和，或者所述波长转换元件至少比传统的 波长转换元件更好地限制了晶体解构和二次谐波的输出饱和。解决问题的方法在第一方面，本专利技术是一种波长转换元件，所述波长转换元件接收 具有波长A的光的基波以输出具有波长^2的光的二次谐波，并且所述波 长转换元件具有包含从由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Eu、 Gd、 Ho、 Yb禾B Lu 构成的组中选择的至少一种元素作为添加剂的晶体。在第二方面，本专利技术是一种波长转换元件，所述波长转换元件接收 具有波长A的光的基波以输出具有波长义^的光的二次谐波，并且所述波 长转换元件具有包含从由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Eu、 Gd、 Ho、 Yb禾口 Lu 构成的组中选择的至少一种元素作为添加剂的晶体。在本专利技术的第一和第二方面，优选地，所述添加剂是Ce、 Pr或Eu。优选地，所述添加剂是Eu。更优选地，所述添加剂是Ce。更优选地，所述添加剂是Pr。替代地，在本专利技术的第一和第 Y、 La、 Gd、 Ho、 Yb或Lu。优选地，所述添加剂是Lu。更优选地，所述添加剂是Ho。更优选地，所述添加剂是Y。更优选地，所述添加剂是Yb。更优选地，所述添加剂是La。更优选地，所述添加剂是Sc。更优选地，所述添加剂是Gd。在本专利技术的第一和第二方面中 化物掺杂到晶体中。在本专利技术的第一和第二方面中在本专利技术的第一和第二方面中在本专利技术的第一和第二方面中 单晶还具有氧化镁和氧化锌中的任在本专利技术的第一和第二方面中，优选地，作为所述晶体的钽酸锂的 单晶还具有氧化镁和氧化锌中的任一种作为添加剂。在第三方面中，本专利技术是一种激光源设备，所述激光源设备包括激 光源和根据本专利技术第一或第二方面的波长转换元件，其中发射通过接收 由激光源发射的激光的波长转换元件产生的激光二次谐波，作为输出激 光，其中输出激光的波长包括在480至555nm的范围内，并且输出激光 的输出是1.2W或以上。在本专利技术的第三方面中，优选地，输出激光的输出是2.5W或以上。在第四方面中，本专利技术是一种激光源设备，所述激光源设备包括激 光源和根据本专利技术第一或第二方面的波长转换元件，并且具体地，所述 波长转换元件包含Sc、 Y、 La、 Gd、 Ho、 Yb和Lu中的至少一种元素作为.方面中，优选地，所述添加剂是Sc、优选地，将所述添加剂作为三价氧优选地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波长转换元件，所述波长转换元件接收具有波长λ的光的基波以输出具有波长λ／２的光的二次谐波，所述波长转换元件具有：包含从由Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｙｂ和Ｌｕ构成的组中选择的至少一种元素作为添加剂的晶体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：古屋博之，水内公典，山本和久，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]