掺镱钙锂铌石榴石晶体及激光器件制造技术

掺镱钙锂铌石榴石晶体，属于激光晶体和器件领域。掺镱钙锂铌石榴石晶体具有通式Ｙｂ：Ｃａ↓［３］Ｌｉ↓［ｘ］Ｎｂ↓［１５＋ｘ］Ｇａ↓［３．５－２ｘ］Ｏ↓［１２］，简称为Ｙｂ：ＣＬＮＧＧ，Ｘ＝０～０．７５，Ｙｂ掺杂浓度为小于３０ａｔ．％。用Ｙｂ：ＣＬＮＧＧ作为激光晶体制造端面泵浦的连续和脉冲激光器件，并可与声光调Ｑ、电光调Ｑ、被动调Ｑ、锁模等元器件组合构成连续和脉冲等激光器件。本发明专利技术制作的激光器具有简单、紧凑、阈值低、输出功率高、稳定性好、转换效率高、光束质量好、操作简单、成本低，以及便于工业化的大批量制造等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种端面泵浦激光晶体和器件，具体涉及掺镱钙锂铌石榴石晶体及激光器件。
技术介绍
利用掺镱激光晶体是最简单、最紧凑的半导体泵浦固体产生超快激光输出的手段。其特点是直接利用半导体激光泵浦激光晶体，再加上激光谐振腔，可以实现高效的1μm以上波长的激光输出，其输出光束质量、方向性、单色性都优于泵浦激光的近红外激光。在添加主动、被动调Q元件、琐模器件或非线性光学晶体之后，可以实现基频激光的调Q、超快脉冲激光输出，或倍频激光输出，是获得脉冲或超快脉冲激光输出的有效手段。这种激光器具有结构紧凑、效率高、光束质量好、操作简便、成本低，以及便于工业化批量生产等优点。它的发展将引发固体激光领域的实质性技术革命，在医疗、环保、科研等许多领域具有广阔需求。产生该类型的激光器的泵浦方式主要分为两种端面泵浦、侧面泵浦。侧面泵浦的光学耦合系统相对简单，散热效果好，可以获得较高功率输出，但整个器件的尺寸较大，转换效率也不高。端面泵浦具有晶体尺寸小、光学耦合效率高、泵浦光与激光模式匹配好的优点，因而整体而言激光器转换效率较高，易于获得高光束质量的激光输出，但其缺点是散热效果差，一般只能工作在低功率水平下。因此为激光晶体制造端面泵浦激光器件提供合适的晶体材料，是本领域研究人员正在努力研究的课题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种掺镱钙锂铌石榴石晶体及激光器件，该掺镱钙锂铌石榴石晶体激光器件可以产生连续和脉冲激光输出，输出功率高、稳定性好、转换效率高、光束质量好。本专利技术的掺镱离子的钙锂铌石榴石晶体具有如下通式Yb:Ca3LixNb1.5+xGa3.5-2xO12，简称为Yb:CLNGG，X＝0～0.75，Yb掺杂浓度为小于30at.％。上述掺镱钙锂铌石榴石晶体，组成晶体的各原料组分可以按照化学计量比的摩尔比配置，通过提拉方法制备出晶体，对生长的晶体进行加工、抛光后使用。上述掺镱钙锂铌石榴石晶体作为激光晶体制造端面泵浦的激光器件，并可与声光调Q、电光调Q、被动调Q、锁模等元件组合构成连续和脉冲激光器件。所述的激光晶体，为Yb:Ca3LixNb1.5+xGa3.5-2xO12，X＝0～0.75，其中Yb为掺杂的激光活性离子，浓度为小于30at.％。所述激光晶体的通光面尺寸为圆形或方形，通光方向厚度可以根据需要设计，一般为0.2-10mm。一种激光晶体制造的激光器件，在激光晶体两个端面直接镀适当的介质膜用作激光腔镜，利用半导体激光器(LD)或其他类型激光器端面泵浦激光晶体输出固体激光。一种激光晶体制造的被动调Q脉冲激光器件，将激光晶体与被动调Q元件(可饱和吸收体，如Cr4+:YAG)放置在激光腔内，激光晶体和调Q元件镀可降低(消除)反射损耗的介质膜，利用半导体激光器或其他类型激光端面泵浦激光晶体产生被动调Q脉冲激光。一种激光晶体制造的锁模激光器件，将激光晶体放置在激光腔内，激光晶体镀有利于端面泵浦、激光谐振和脉冲激光输出的介质膜，利用半导体饱和吸收体的一个面作为腔镜，对使用半导体或其他类型激光端面泵浦激光晶体，半导体饱和吸收体对激光进行锁模，输出锁模激光。一种激光晶体制造的主动(声光和电光)调Q脉冲激光器件，将激光晶体与主动调Q器件放置在激光腔内，激光晶体和调Q元件镀可降低(消除)反射损耗的介质膜，利用半导体激光器或其他类型激光端面泵浦激光晶体产生主动调Q脉冲激光。一种激光晶体制造的被动调Q腔内倍频脉冲激光器件，将激光晶体、被动调Q元件(可饱和吸收体，如Cr4+:YAG)和用作倍频的非线性光学晶体放置到激光腔内，激光晶体，非线性光学晶体和调Q元件镀可降低(消除)反射损耗的介质膜，利用半导体激光器或其他类型激光端面泵浦激光晶体产生可见被动调Q脉冲激光。一种激光晶体制造的主动调Q腔内倍频脉冲激光器件，将激光晶体、主动调Q器件和用作倍频的非线性光学晶体放置到激光腔内，泵浦输出主动调Q腔内倍频脉冲激光。激光晶体，非线性光学晶体和调Q元件镀可降低(消除)反射损耗的介质膜，利用半导体激光器或其他类型激光端面泵浦产生可见主动调Q脉冲激光。本专利技术的优良效果如下本专利技术采用掺镱钙锂铌石榴石(Yb:CLNGG)晶体作为激光晶体制造端面泵浦激光器件，并可与非线性光学、调Q等元器件组合构成变频、脉冲等激光器件。掺镱钙锂铌石榴石(Yb:CLNGG)晶体具有可高掺杂(不产生浓度猝灭)、受激发射截面大、上能级寿命长、吸收系数大、吸收带宽、发射带宽等优点，激光输出的量子效率高，因此容易能获得高高效率激光输出。由于掺镱钙铌石榴石(Yb:CLNGG)晶体具有无序的晶体结构，也容易获得超快脉冲激光输出。本专利技术所述的激光晶体为掺镱钙铌石榴石(Yb:CLNGG)晶体及其由这些晶体产生的激光器件。具体实施例方式实施例1掺镱钙锂铌石榴石晶体Yb:Ca3Li0.25Nb1.775Ga2.95O12(Yb:CLNGG)，x＝0.275，其中Yb掺杂浓度为5at.％。用提拉法生长上述组分的晶体，对晶体进行加工、抛光，晶体可以镀1035-1056nm的增透膜，也可以不镀膜。实施例2用实施例1激光晶体制造的激光器件，970nm半导体激光泵浦Yb:CLNGG晶体实现1035-1056nm激光输出。实施例1Yb:CLNGG晶体在970nm附近有一强的吸收峰，吸收峰带宽达到20nm，实际可产生的激光谱线位于1010-1060nm范围内，带宽可达50nm。利用简单的平-凹谐振腔端面泵浦可实现1035-1056nm范围的激光输出。平面泵浦端镜镀介质膜使其对970nm的泵浦光高透，同时对1010-1060nm的振荡光高反，球面输出耦合镜(曲率半径＜100mm)在～1μm的透过率为T＝0.5％-20％。将镀增透膜的Yb:CLNGG晶体紧靠泵浦端镜放置在谐振腔内，即构成一个紧凑的全固态激光器件。泵浦端镜也可以直接镀在Yb:CLNGG晶体的一个端面上，使器件更加小型化。实施例3用实施例1激光晶体制造的激光器件，936nm半导体激光泵浦Yb:CLNGG晶体实现1035-1056nm激光输出。Yb:CLNGG晶体在936nm附近也存在一个强的吸收峰，吸收峰带宽达到40nm。如将实例1中的泵浦端镜的镀膜改为对泵浦光936nm高透，对1010-1060nm的振荡光高反，球面输出耦合镜(曲率半径＜100mm)在～1μm的透过率为T＝0.5％-20％。将镀增透膜的Yb:CNGG晶体紧靠泵浦端镜放置在谐振腔内，即构成一个紧凑的全固态激光器件。泵浦端镜也可以直接镀在Yb:CLNGG晶体的一个端面上，使器件更加小型化。实施例4970nm半导体激光泵浦Yb:CLNGG晶体实现1035-1056nm主动调Q脉冲激光输出。把电光调Q或声光调Q器件放置到实施例2的激光谐振腔内，电光调Q或声光调Q器件镀1035-1056nm的增透膜。这便是一个970nm半导体激光垂直于入射端面泵浦，1035-1056nm主动调Q脉冲激光输出的激光器件。实施例5936nm半导体激光泵浦实现Yb:CLNGG晶体实现1035-1056nm主动调Q脉冲激光输出。把电光调Q或声光调Q器件放置到实施例2的激光腔内，电光调Q或声光调Q器件镀1035-1056nm的增透膜。这便是一个936nm半导体激光垂直于入射端面泵浦，1035-105本文档来自技高网...

【技术保护点】
掺镱钙锂铌石榴石晶体，具有通式Ｙｂ：Ｃａ↓［３］Ｌｉ↓［ｘ］Ｎｂ↓［１．５＋ｘ］Ｇａ↓［３．５－２ｘ］Ｏ↓［１２］，Ｘ＝０～０．７５，Ｙｂ掺杂浓度为小于３０ａｔ．％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张怀金，刘均海，王继扬，陶绪堂，蒋民华，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]