[發明專利]一種自調Q激光晶體材料及其用途

無效

• 申請號: 201010279093.8
• 申請日: 2010-09-10
• 公開（公告）號: CN102403649A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 張建秀;李如康;夏明軍;張國春;吳以成;傅佩珍
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: H01S3/115
• 分類號: H01S3/115
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 高宇;楊小蓉

技術領域

本發明涉及一種自調Q激光晶體材料及其在調Q脈沖激光領域的應用。

背景技術

高功率、短脈沖和多波長是當今時代激光發展的重要方向之一，在納秒和亞納秒范圍內具有高功率和高重復率的激光脈沖在科研、軍事、工業、醫療等領域具有廣泛的應用價值，目前已經應用于激光測距、遙感、微機械加工、非線性光學、微型手術、污染監控、高速全息照相等領域。采用調Q方式是獲得高峰值功率的有效方法，它的基本原理是周期性的調制激光諧振腔內的閾值，把激光全部能量壓縮到寬度極窄的脈沖中發射，從而獲得一個脈寬為納秒級的激光巨脈沖。這里的Q是指激光諧振腔的品質因數，即Q＝2π(諧振腔內儲存的能量)/(每振蕩周期損耗的能量)。調Q方法主要包括電光調Q技術、可飽和吸收染料調Q技術以及聲光調Q技術等。傳統的調Q脈沖激光器件如圖1所示，即諧振腔1至少需要兩種調Q材料，一種是激光材料2，如Nd:YAG或Nd:YVO₃等，能夠產生1064nm的激光輸出；另外一種是調Q材料3，如電光晶體、聲光晶體或可飽和吸收染料等，可對入射的激光進行Q調制。因而整個系統體積龐大、設計難度大，價格較高。如果某種材料兼具以上兩種功能，即對自身產生的激光進行Q調制，從而產生自調Q脈沖激光輸出(自調Q激光材料)，則可將整個系統的復雜性大大降低。Na₃La₉B₈O₂₇類晶體，即硼酸鑭鈉(簡稱NLBO)是一種新型的非線性光學晶體，其晶體結構分別被中法兩國學者獨立報道，該硼酸鑭鈉非線性光學晶體屬于六方晶系，P62m空間群(張國春，新型非線性光學晶體及激光非線性復合功能晶體的探索。博士學位論文，中國科學技術大學，2001；P.Gravereau，J.P.Chaminade，S.Pechev，V.Nikolov，D.Ivanova，P.Peshev.Solid?StateSci.4(2002)993.)。采用助熔劑法可以生長出較大尺寸的單晶，其折射率、透過光譜等基本光學性質(Y.G..Li，Y.C.Wu，G..C.Zhang，et?al.J.Cryst.Growth.292(2006)468)結果表明它可作為非線性光學材料-倍頻材料使用。2007年，R.Balda等人報道釹摻雜的NLBO晶體的生長和光譜性質(R.Balda，V.Jubera，C.Frayret，et?al.Opt.Mater.30(2007)122)。最近較大尺寸NLBO晶體的生長也取得突破，進一步表明其倍頻轉換效率為同等條件下LBO晶體的2.7倍，是一種具有較大應用前景的倍頻或自倍頻晶體(Jianxiu?Zhang，Guiling?Wang，Zuoliang?Liu，et?al.Opt.Express.18(2010)237)。最近我們發現它又是一種性能優良的電光晶體，只有一個電光系數γ₂₂，該電光系數的測量值為γ₂₂＝2.3pm/V。因此它可用于制作電光調Q器件。實驗證實，該晶體摻入稀土離子后即可通過泵浦產生激光，又具有電光調制性能，所以摻雜稀土離子的Na₃La₉B₈O₂₇類晶體可以實現對自身所產生的激光進行Q調制的功能，是一種性能優良的自調Q晶體。

發明內容

本發明目的在于針對已有的調Q激光器的不足之處，提供一種自調Q激光晶體材料，該材料兼具激光產生以及電光調制的作用。

本發明的技術方案如下：

本發明提供的自調Q激光晶體，其化學式為Na₃La_9-xRE_xB₈O₂₇，其中，0＜x＜9，RE為Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺，Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺和Yb³⁺稀土離子中的一種或兩種。

本發明提供的自調Q激光晶體屬D_3h-62m點群，其線性電光系數矩陣為只有一個電光系數γ₂₂，且該電光系數γ₂₂＝2.3pm/V。

本發明提供的自調Q激光晶體可用于制作自調Q脈沖激光器件。

其在制作自調Q激光器件時，沿該自調Q激光晶體物理學X方向、物理學Y方向和物理學Z方向切割晶體；