色心YAG晶体调制器制造技术

本发明专利技术色心钇铝石榴石晶体调制器属于光电技术领域。掺杂色心钇铝石榴石晶体切割成一定尺寸，两通光端面抛光，并镀增透膜和全反射膜，制成钕激光器Ｑ开关和锁模元件，由于掺杂色心钇铝石榴石晶体机械强度高，热、光稳定性好，使之该调制器优于有机染料和色心ＬＩＦ晶体Ｑ开关。当采用强迫冷却条件下，掺杂色心钇铝石榴石晶体全反射膜上加防水层，输出激光平均功率达５０瓦以上，对激光脉冲时域分布要求不高的场合，可代替电光Ｑ开关和声光Ｑ开关。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术色心YAG晶体调制器属于光电
现有的调制器主要用做Q开关，现有的Q开关有声光Q开关、电光Q开关，有机染料开关和色心LIF晶体Q开关等四种类型。声光Q开关和电光Q开关为主动调制元件，必须用专用的电源驱动才能工作。有机染料Q开关和色心LIF晶体Q开关在结构和原理上与本专利技术色心YAG晶体调制器最接近，同属被动调制元件，工作时无须加任何驱动电源。有机染料Q开关根据不同使用要求可以有多种结构形式。将具有可饱和吸收特性的染料(如Eastman14015)溶于200%的氯乙烷溶液中，配制成钕激光器的Q开关溶液。装入有通光窗口的玻璃盒中，密封后制成Q开关染料盒;也可将染料掺入透明的塑料中压制成Q开关染料片。由于染料盒和染料片的有机染料受热和经紫外线照射后易分解，有机染料的光学密度会降低，因此必须定期更换，使用不变。色心LIF晶体Q开关利用色心LIF晶体制成，其饱和吸收激光波长为1微米左右，与本专利技术色心YAG晶体调制器基本相同，外形结构为板、块和柱状。但色心LIF晶体浓度不稳定，受热和长时间存放浓度降低，使Q开关性能发生变化，因此色心LIF晶体Q开关的应用受到一定限制。经光谱分析和激光试验发现掺杂色心YAG晶体具有饱和吸收特性。其饱和吸收激光波长为1微米左右，其机械强度高，热和光稳定性好，是代替有机染料Q开关和色心LIF晶体Q开关制作钕激光器Q开关和Q开关锁模元件的理想材料。本专利技术色心YAG晶体调制器利用掺杂色心YAG晶体的可饱和吸收特性制成。现结合附图说明图1图2对本专利技术叙述如下图1用于低平均功率的色心YAG晶体调制器。图2用于高平均功率的色心YAG晶体调制器。当本专利技术色心YAG晶体调制器运行时，本身的发热功率较小时，选用图1的结构形式，即色心YAG晶体调制器由一定尺寸的掺杂色心YAG晶体构成，置于钕激光器谐振腔内靠近全反射镜的一端。掺杂色心YAG晶体的通光端截面略大于激光工作物质的截面积;根据激光脉冲半宽度选择掺杂色心YAG晶体材料的初始透过率，由初始透过率选择通光长度L。一般所需的激光脉冲半宽度越窄，则掺杂色心YAG晶体初始透过率越低，通光长度也越长。为使掺杂色心YAG晶体在激光波长1微米左右具有可饱和吸收特性，必须经着色处理，即在空气中，将掺杂色心在空气中加热到600℃至1600℃高温后，自然冷却至常温。将掺杂色心YAG晶体切割成所需尺寸后，两通光端面研磨抛光，前通光端面镀增透膜，后通光端面镀增透膜或全反射膜。当本专利技术色心YAG晶体调制器运行时本身发热的功率较大时，选用图2的结构形式，即掺杂色心YAG晶体置于冷却套内，将用水冷或风冷，主要由掺杂色心YAG晶体、晶托和冷却套三大部分构成。掺杂色心YAG晶体3的尺寸选取和处理工艺同用于低平均功率的色心YAG晶体调制器的掺杂色心YAG晶体，当冷却采用水冷时，后通光端面的全反射膜上，用蒸发、喷涂等方法加防水层，形成全反射膜防水层5。晶托由前接头1和晶体座2构成，前接头1和晶体座2的轴线上开有通光孔，其截面积略大于掺杂色心YAG晶体3的通光端截面积，激光工作物质的截面积小于前接头1和晶体座2的通光孔截面积。前接头1和晶体座2的通光孔轴线与掺杂色心YAG晶体3的通光轴线相重合。掺杂色心YAG晶体3与晶体座2，以及晶体座2与前端头1间用防水胶固定和密封。前接头1与晶体座2材料为金属。冷却套由外壳4、喷咀6、出咀7和入咀8构成，之间用防水胶固定和密封。将用水冷或强迫风冷，从入咀8进入，经喷咀6喷射在掺杂色心YAG晶体3的全反射膜防水层5上，达到冷却目的，最后由出咀7流出。喷咀6的轴线与掺杂色心YAG晶体3的通光轴线重合。外壳4、喷咀6、出咀7和入咀8的材料为金属。本专利技术色心YAG晶体调制器按图1和图2结构可制成单和多激光脉冲输出的Q开关，也可制成钕激光器的Q开关，由于热和光稳定好，能长期安全可靠工作。完全可代替有机染料和色心LIF晶体Q开关，在冷却条件下，输出激光脉冲平均功率超过50W，可与电光Q开关和声光Q开关相比。可用于激光打孔、划片、测距和医疗等方面。按图1结构制成的色心YAG晶体调制器用于单脉冲激光输出时，掺杂色心YAG晶体3初始透过率为(10-40)%，通常长度4毫米至20毫米，经着色处理后，两通光端面抛光，前和后通光端面分别镀增透膜和全反射膜。可获得激光脉冲半宽度为9毫微秒至25毫微秒，最高峰值功率可达20兆瓦。按图2结构制成的色心YAG晶体调制器用于连续钕激光器中做Q开关和锁模元件时，将用水冷，水流量4升/分。其掺杂色心YAG晶体通光端直径φ8毫米，通光长度L为1.2毫米，经着色处理后，两通光端面抛光，前和后通光端面分别镀增透膜和全反射膜，并在全反射膜上加防水层。当泵浦功率为4千瓦时，多模激光输出(波长为1.06微米)如下平均功率大于50瓦。Q开关频率大于10千赫兹。Q开关脉冲半宽度180毫微秒左右。峰值功率达103瓦。Q开关调制深度为100%。锁模深度30%。激光总体转换效率大于1.3%。该色心YAG晶体调制器可用激光打孔、划片和医疗等方面。权利要求1.一种色心钇铝石榴石晶体调制器，属于光电
，由掺杂色心钇铝石榴石晶体3或由掺杂色心钇铝石榴石晶体3装入晶托和冷却套中构成。2.根据权利要求1所述的色心钇铝石榴石晶体调制器，其特征是掺杂色心钇铝石榴石晶体3的通光端截面大于激光工作物质截面;掺杂色心钇铝石榴石晶体3的高温处理工艺为在空气中加热到600℃至1600℃后，自然冷却;掺杂色心晶体两通光端面研磨抛光;后通光端面可以镀全反射膜5，在循环水冷却条件下，全反射膜5上加防水层。3.根据权利要求1所述的色心钇铝石榴石晶体调制器，其特征是晶托由前端头1和晶体座2构成，前端头1和晶体座2的内孔截面相等，并销大于掺杂色心钇铝石榴石晶体3截面，且与掺杂色心钇铝石榴石晶体3的轴线重合，三者间用防水胶固定和密封。4.根据权利要求1所述的色心钇铝石榴石晶体调制器，其特征是冷却套由外壳4、喷咀6、出咀7和入咀8构成，相互间用防水胶固定和密封，喷咀6内孔的轴线与掺杂色心钇铝石榴石晶体3的轴线重合，晶托和冷却套用防水胶固定和密封。全文摘要本专利技术色心钇铝石榴石晶体调制器属于光电
掺杂色心钇铝石榴石晶体切割成一定尺寸，两通光端面抛光，并镀增透膜和全反射膜，制成钕激光器Q开关和锁模元件，由于掺杂色心钇铝石榴石晶体机械强度高，热、光稳定性好，使之该调制器优于有机染料和色心LIF晶体Q开关。当采用强迫冷却条件下，掺杂色心钇铝石榴石晶体全反射膜上加防水层，输出激光平均功率达50瓦以上，对激光脉冲时域分布要求不高的场合，可代替电光Q开关和声光Q开关。文档编号H01S3/127GK1077060SQ92109778公开日1993年10月6日 申请日期1992年8月28日 优先权日1992年8月28日专利技术者姚广涛, 谷幼英, 桂尤喜 申请人:机电部第十一研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种色心钇铝石榴石晶体调制器，属于光电技术领域，由掺杂色心钇铝石榴石晶体３或由掺杂色心钇铝石榴石晶体３装入晶托和冷却套中构成。

【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：姚广涛，谷幼英，桂尤喜，
申请(专利权)人：机电部第十一研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]