[發(fā)明專(zhuān)利]一種寬調(diào)諧超快激光晶體材料及應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910200061.1
• 申請(qǐng)日: 2009-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102086531A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜本學(xué);潘裕柏;李江;石云;劉文斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C30B29/34
• 分類(lèi)號(hào): C30B29/34;H01S3/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種寬調(diào)諧超快激光晶體材料(Yb:Bi₁₂SiO₂₀，以下簡(jiǎn)稱(chēng)Yb:BSO)及應(yīng)用。

背景技術(shù)

二極管泵浦的飛秒激光器是產(chǎn)生高峰值功率和高重復(fù)率脈沖的激光光源。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟(jì)、全固化的特點(diǎn)。摻Y(jié)b離子低閾值寬調(diào)諧高功率超快激光的激光材料將是今后研究Yb激光材料的重點(diǎn)，對(duì)發(fā)展全固態(tài)高性能激光器具有十分重要的戰(zhàn)略意義。可調(diào)諧激光器(tunable?laser)是指在一定范圍內(nèi)可以連續(xù)改變激光輸出波長(zhǎng)的激光器，是當(dāng)前激光技術(shù)重要發(fā)展方向之一，可用于光譜學(xué)、光化學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、集成光學(xué)、污染監(jiān)測(cè)、半導(dǎo)體材料加工、信息處理和通信等。另外，近年來(lái)小型化超強(qiáng)超快激光技術(shù)的迅猛發(fā)展，為人類(lèi)提供了全新的實(shí)驗(yàn)手段與極端的物理?xiàng)l件，并由此開(kāi)創(chuàng)了超強(qiáng)超快激光這一全新的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)前沿領(lǐng)域。

但是由于目前服役用的Yb:YAG晶體，調(diào)諧范圍不夠?qū)挘す忾撝递^高，無(wú)法滿(mǎn)足超快激光的要求，Chengfeng?Yan等在Journal?of?Physics：Condensed?Matter，18(2006)：1325和Solid?State?Communications，，137(2006)中指出Yb:YAG晶體的調(diào)諧寬度只有20nm左右，顯然難以滿(mǎn)足LD直接泵浦的低閥值寬調(diào)諧超快激光器變成現(xiàn)實(shí)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有的Yb:YAG晶體技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的之一在于提供一種寬調(diào)諧超快激光材料，并實(shí)現(xiàn)寬調(diào)諧超快激光輸出。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：

本發(fā)明提供的一種寬調(diào)諧超快激光材料及器件，其主要組成為鐿離子摻雜的硅酸鉍激光晶體(Yb:Bi₁₂SiO₂₀，以下簡(jiǎn)稱(chēng)Yb:BSO)，其具體組成為Yb_12x:Bi_12(1-x)SiO₂₀，其中x的變化范圍為0＜x＜1，利用此晶體可以獲得寬調(diào)諧超快激光器件，從而實(shí)現(xiàn)激光器的小型化、簡(jiǎn)潔化。

本發(fā)明所涉及的Yb:Bi₁₂SiO₂₀激光晶體，可以采用提拉法、坩堝下降法、區(qū)域熔融法等各種晶體生長(zhǎng)方法獲得。

本發(fā)明涉及的激光器件為以Yb:Bi₁₂SiO₂₀激光晶體作為增益介質(zhì)的寬調(diào)諧或超快激光器件。

具體地說(shuō)①所述激光晶體可以用930-950nm?LD或者960-980nm?LD直接泵浦獲得激光輸出；

②所述激光晶體可以用于超快(ps，fs量級(jí))激光輸出；

③所述激光晶體可以用于寬調(diào)諧(950-1100nm連續(xù))激光輸出。

由此可見(jiàn)，本發(fā)明提供的Yb:BSO晶體的優(yōu)異激光光學(xué)特性將實(shí)現(xiàn)LD直接泵浦的低閾值寬調(diào)諧超快激光器變成現(xiàn)實(shí)，從而推動(dòng)激光器更加簡(jiǎn)潔化，更加小型化。本發(fā)明提供的Yb:BSO晶體利用Yb離子在BSO晶體中具有大的能量分裂特點(diǎn)，從而使材料具有低的激光閥值和具有寬的調(diào)諧特性，采用單棱鏡進(jìn)行光譜調(diào)諧試驗(yàn)，結(jié)果表明可獲得從930-1100nm的寬調(diào)諧連續(xù)激光輸出，約67nm，和P_s，f_s量級(jí)超快的激光輸出。所述的激光晶體材料加工成圓柱體，且晶體的兩個(gè)圓面拋光鍍膜，搭建成激光系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

按照分子式進(jìn)行原料配比，提拉法生長(zhǎng)生長(zhǎng)Yb_12x:Bi_12(1-x)SiO₂₀晶體，原料配比中取x＝0.5％。首先將高純氧化鉍和氧化硅和氧化鐿按上述配比稱(chēng)重，機(jī)械混合均勻后，在馬弗爐中以1000-1600℃燒結(jié)，裝入生長(zhǎng)單晶爐，抽真空，充入氮?dú)膺M(jìn)行晶體生長(zhǎng)。生長(zhǎng)晶體后，緩慢降至室溫，取出晶體，經(jīng)檢驗(yàn)Yb離子濃度均勻分布，晶體的光學(xué)性質(zhì)很好.

實(shí)施例2：

按照分子式進(jìn)行原料配比，坩堝下降法生長(zhǎng)生長(zhǎng)得到的Yb_12x:Bi_12(1-x)SiO₂₀晶體，原料配比中取x＝5％。首先將高純氧化鉍和氧化硅和氧化鐿按上述配比稱(chēng)重，機(jī)械混合均勻后，在馬弗爐中以1000-1600℃燒結(jié)，裝入生長(zhǎng)單晶爐，抽真空，充入氮?dú)膺M(jìn)行晶體生長(zhǎng)。生長(zhǎng)晶體后，緩慢降至室溫，取出晶體，經(jīng)檢驗(yàn)Yb離子濃度均勻分布，晶體的光學(xué)性質(zhì)很好.

實(shí)施例3：