[發(fā)明專利]一種提高固體激光器泵浦利用效率的方法及其產(chǎn)品

有效

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• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102368583A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴金華;程成;馬德偉;陳鋼;張航
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01S3/02
• 分類號: H01S3/02;H01S3/091
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高固體激光器泵浦利用效率的方法，屬激光器和光電子器件領(lǐng)域。

背景技術(shù)

固體激光器是一類被廣泛使用的固體激光器，在激光加工、激光標記、科學(xué)研究等等方面有著廣泛應(yīng)用。常用的固體激光材料有摻雜釔鋁石榴石類、摻雜氟化鋁鍶鋰類、摻雜釩酸釔和摻雜鎢酸鉀釓類等，它們吸收峰的特點是存在多個吸收峰且彼此分立。目前的激光泵浦源，除半導(dǎo)體激光器泵浦是針對某一吸收峰外，其余泵浦源諸如氙燈、溴鎢燈、氪燈、汞燈和近些年提出的太陽光等，其光譜分布范圍均比較寬，相當(dāng)比例的能量分布在固體激光材料的吸收峰以外的波段，尤其在可見光短波長部分有相當(dāng)比例的能量得不到有效利用，由于這部分能量轉(zhuǎn)化為熱，對固體激光器的散熱提出了更高要求。

半導(dǎo)體量子點是一種尺寸在幾個納米的顆粒材料，制備方法也比較成熟，如利用高溫熔融退火法直接在硅酸鹽玻璃、氟化物玻璃中生長量子點，也可以用化學(xué)法產(chǎn)生分散于膠體中的量子點，再將這些量子點摻入有機光學(xué)材料，如UV膠、PMMA等，制成摻有量子點的固態(tài)材料。比如顆粒半徑為2.1nm的CdSe半導(dǎo)體納米晶，其對波長短于600nm的光均具有較強的吸收，而在610nm的波段處有發(fā)射峰。半導(dǎo)體納米晶的還有一大特點，可以通過制備不同顆粒半徑的量子點，使其發(fā)射峰移至指定波長位置處，其吸收峰也相應(yīng)的移動，這樣可以針對固體激光器的吸收峰的位置而定制半導(dǎo)體量子點尺寸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要克服現(xiàn)有固體激光器泵浦效率低下的缺點，提供一種提高固體激光器泵浦利用效率的方法及其產(chǎn)品，且無需對激光器結(jié)構(gòu)做大的調(diào)整。

本發(fā)明所述的提高固體激光器泵浦利用效率的方法，包括如下步驟：

步驟1，制備摻有半導(dǎo)體量子點的波長轉(zhuǎn)換材料，所述波長轉(zhuǎn)換材料吸收固體激光器泵浦光的短波長部分的光并將其轉(zhuǎn)換為激光材料吸收峰處的光，使得原本不在激光材料吸收峰范圍內(nèi)的光被激光材料吸收；

步驟2，在所述的固體激光材料和泵浦光源之間放置所述的波長轉(zhuǎn)換材料，所述的波長轉(zhuǎn)換材料的放置位置在激發(fā)光傳輸?shù)剿龅墓腆w激光材料前的路徑上。

進一步，所述的步驟1采用熔融法直接在硅酸鹽玻璃或者硼酸鹽玻璃中產(chǎn)生量子點；合理控制制備條件，使得產(chǎn)生的量子點具有適當(dāng)?shù)某叽纾龅牧孔狱c發(fā)射峰處于固體激光材料的吸收峰處，所述的量子點就會把處于量子點吸收光譜內(nèi)的光，轉(zhuǎn)化為可以被固體激光材料吸收的光，從而為固體激光材料提供泵浦能量。

或者，所述的步驟1包括：

(1)采用化學(xué)法產(chǎn)生分散于膠體的量子點，合理控制制備條件，使得產(chǎn)生的量子點具有適當(dāng)?shù)某叽纾龅牧孔狱c發(fā)射峰處于固體激光材料的吸收峰處，所述的量子點就會把處于量子點吸收光譜內(nèi)的光，轉(zhuǎn)化為可以被固體激光材料吸收的光，從而為固體激光材料提供泵浦能量；

(2)再將這些量子點摻入透明光學(xué)基質(zhì)材料混合，制成摻有量子點的固態(tài)材料。

再進一步，所述的固體激光材料為摻雜釔鋁石榴石類、摻雜氟化鋁鍶鋰類、摻雜釩酸釔或摻雜鎢酸鉀釓類；所述的波長轉(zhuǎn)換材料的基質(zhì)材料為二氧化硅玻璃、硅酸鹽玻璃、氟化物玻璃、光學(xué)紫外膠、PMMA或者PS；所述的波長轉(zhuǎn)換材料中所摻雜量子點為：CdSe或CdS或核殼結(jié)構(gòu)的CdSe-ZnSe或CdSe-ZnS或CdS-ZnS；所述的波長轉(zhuǎn)換材料內(nèi)摻雜的量子點直徑在1～10nm。

采用本發(fā)明所述的方法的高效固體激光器泵浦，包括固體激光材料和泵浦光源，其特征在于：在所述的固體激光材料和泵浦光源之間放置一種摻有半導(dǎo)體量子點的波長轉(zhuǎn)換材料，所述的波長轉(zhuǎn)換材料吸收泵浦光源的短波長部分的光并將其轉(zhuǎn)換為所述的固體激光材料吸收峰處的光，所述的波長轉(zhuǎn)換材料的放置位置在激發(fā)光傳輸?shù)剿龅墓腆w激光材料前的路徑上。

進一步，激光泵浦方式為端面泵浦，波長轉(zhuǎn)換材料的形狀是片狀。

進一步，激光泵浦方式為在通過聚光腔的側(cè)面泵浦，波長轉(zhuǎn)換材料的形狀是與聚光腔相似形狀的筒狀。

再進一步，所述的激光泵浦源可以是氙燈、溴鎢燈、氪燈或者太陽光之一，或其組合。

本發(fā)明通過在固體激光材料和泵浦光源之間放置一種摻有半導(dǎo)體量子點的波長轉(zhuǎn)換材料，這種波長吸收固體激光器泵浦光的短波長部分的光并將其轉(zhuǎn)換為激光材料吸收峰處的光，使得原本不在激光材料吸收峰范圍內(nèi)的光被激光材料吸收。本發(fā)明提高固體激光器泵浦利用效率的方法，可用于氙燈或太陽光泵浦的激光器，既可用于端面泵浦的激光器，也可用于側(cè)面泵浦的激光器，具有無需對激光器結(jié)構(gòu)做大的調(diào)整、方法簡單等優(yōu)點。

發(fā)明的原理如下：