[發(fā)明專利]一種用于激光系統(tǒng)的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210393320.9
• 申請日: 2012-10-16
• 公開（公告）號: CN102916334A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張晶;樊仲維;牛崗;張國新;侯立群
• 申請（專利權(quán)）人: 北京國科世紀(jì)激光技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;王博

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種用于激光系統(tǒng)的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著激光技術(shù)的日趨成熟，激光技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)應(yīng)用中，不斷發(fā)展的激光技術(shù)有很多的分支發(fā)展方向，其中一個方向是向小巧化、集成度高的方向發(fā)展。復(fù)合晶體是激光器小型化的一項重要成果。它是將激光晶體和倍頻晶體通過化學(xué)方法集成在同一個晶體上，從而減小整個激光器的體積。一般來說，復(fù)合晶體是通過用不同的摻雜方案對同一基質(zhì)晶體的進(jìn)行摻雜，從而形成由激光晶體區(qū)域和非線性晶體區(qū)域組成的復(fù)合晶體。這種復(fù)合晶體能夠?qū)崿F(xiàn)激光系統(tǒng)集成化和小型化，但是，眾所周知，激光晶體和非線性晶體的最佳工作環(huán)境是不同的，而現(xiàn)有的復(fù)合晶體中，激光晶體區(qū)域和非線性晶體區(qū)域只能工作在同一環(huán)境（共走環(huán)境）下，這樣會導(dǎo)致激光系統(tǒng)的工作光光轉(zhuǎn)換效率低下。一般來說，激光晶體的最佳工作溫度在20°左右，而倍頻晶體的最佳工作溫度一般在50°左右，而現(xiàn)有的復(fù)合晶體中，倍頻晶體與激光晶體工作在相同溫度下，其光光轉(zhuǎn)換效率不到最佳效率的5%。

因此，當(dāng)前迫切需要一種既能夠滿足激光系統(tǒng)小型化要求，又能夠保證整個激光系統(tǒng)的工作效率的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種既滿足小型化要求，又能夠保證整個激光系統(tǒng)的工作效率的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種工作環(huán)境優(yōu)化的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)，包括復(fù)合晶體，所述復(fù)合晶體包括激光晶體區(qū)域、非線性晶體區(qū)域以及位于所述激光晶體區(qū)域和非線性晶體區(qū)域之間的隔離區(qū)。

其中，所述激光晶體區(qū)域和非線性晶體區(qū)域之間的隔離區(qū)是未摻雜的基質(zhì)晶體區(qū)域。

其中，所述工作環(huán)境優(yōu)化的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)還包括第一工作環(huán)境提供裝置和第二工作環(huán)境提供裝置，所述第一工作環(huán)境提供裝置為所述激光晶體區(qū)域提供工作環(huán)境，所述第二工作環(huán)境提供裝置為所述非線性晶體區(qū)域提供工作環(huán)境。

其中，所述第一工作環(huán)境提供裝置為控溫裝置，所述第二工作環(huán)境提供裝置也為控溫裝置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列技術(shù)效果：

本發(fā)明能夠使復(fù)合晶體中的激光晶體區(qū)域和非線性晶體區(qū)域都在最佳狀態(tài)下工作，從而在實現(xiàn)小型化的前提下，提高激光器的工作效率。

附圖說明

圖1示出了本發(fā)明一個實施例中的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)；

圖2示出了本發(fā)明另一個實施例中的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步地描述。

圖1示出了本發(fā)明的一個實施例的用于激光系統(tǒng)的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)，該復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)包括復(fù)合晶體1，它由激光晶體區(qū)域11、基質(zhì)晶體區(qū)域12和非線性晶體區(qū)域13構(gòu)成。在一個具體實例中，基質(zhì)晶體可選用釩酸釔（其化學(xué)式為YVO₄），激光晶體為摻雜釹離子（Nd³⁺）的釩酸釔，摻雜濃度2.5%，采用籽晶生長工藝生成。隔離層(即隔離區(qū))則采用無摻雜的釩酸釔（即基質(zhì)材料）。非線性晶體可以是倍頻晶體，采用磷酸氧鈦鉀（即KTP，化學(xué)式KTiOPO₄）。其中，激光晶體長度為10mm，隔離層厚度為5mm，非線性晶體長度為5mm。采用粘接工藝將所述激光晶體、隔離層和非線性晶體制成一個復(fù)合晶體，其總長度為20mm。復(fù)合晶體可以用一個完整的基質(zhì)晶體，通過精確控制釹離子的摻雜深度形成摻雜區(qū)和非摻雜區(qū)從而實現(xiàn)激光晶體和隔離層，然后再與單獨制備的非線性晶體粘結(jié)得到。當(dāng)然，也可以先分別制備激光晶體、隔離層和非線性晶體三個部分然后再將三者粘結(jié)，得到復(fù)合晶體。關(guān)于粘接工藝，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，采用厚度為20μm的紫外膠通過高壓真空裝置將釩酸釔晶體和磷酸氧鈦鉀晶體快速粘接，并靜置12小時。由于紫外膠為高透過率膠，因此不會影響光光效率。其中，隔離層直接采用基質(zhì)材料，由于基質(zhì)材料中不含有能夠產(chǎn)生激光的摻雜離子，所以不會產(chǎn)生電子躍遷，因此不會產(chǎn)生熱量，起到溫度隔離的作用。另外，隔離層顯然也起到了將激光晶體和非線性晶體空間隔離的作用。所以，隔離層避免了激光晶體和非線性晶體之間的相互干擾，為二者均采用各自的最佳工作條件提供了條件。