[發明專利]摻釹A3BGa3Si2O14系列晶體及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201410258793.7
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN104018225B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 趙顯;劉彥慶;于法鵬;陳菲菲;侯帥;王正平;周瑩;程秀鳳
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C30B29/22
• 分類號: C30B29/22;H01S3/16
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司37219
• 代理人: 呂利敏

技術領域

本發明涉及一種摻釹A₃BGa₃Si₂O₁₄系列晶體及其制備方法與應用，屬于激光與非線性光學的技術領域。

背景技術

全固態綠光激光器在激光生物醫學、激光彩色顯示、激光高密度數據存儲、激光光譜學、激光打印、激光水下成像與通訊等領域具有重要應用前景。激活離子Nd³⁺對應的⁴F_3/2→⁴F_11/2四能級結構躍遷譜線(1.06μm)增益強、發射截面大、效率高。商用半導體激光器(GaAs/GaAlAs,～808nm)泵浦的摻Nd³⁺的YAG、YVO₄、YLF和YAP等激光晶體輸出功率已經達到很高水平并且實現了1.06μm固體激光器商業化。目前，實現全固態綠激光光源0.530μm的主要是用KTP和LBO倍頻晶體倍頻上述1.06μm激光得到，具有效率高、光束好、體積小、穩定性高和壽命長等優點。獲得可見光的另一種重要方式是采用激光自倍頻技術。所謂自倍頻晶體，就是增益介質本身還具有非線性光學的性能，它能利用基質的非線性效應把激活離子受激輻射產生的基頻光進行頻率轉換，得到倍頻光。因此，這類晶體必須是不具有對稱中心，而且按照相位匹配方向加工。與同時使用激光晶體和倍頻晶體的激光器相比，自倍頻激光器的特點是體積小，結構簡單，光路調整容易，特別是造價低的優勢使其具有重要的應用前景。

目前實現自倍頻綠光激光運轉的晶體主要有Nd:MgO:LiNbO₃、Nd_xY_1-xAl₃(BO₃)₄和Nd:ReCaO₄(BO₃)₃(Re:Y和Gd)。盡管LiNbO₃晶體的有效非線性系數很大(d_eff＝5.3pm/V)，但是由于光折變效應的存在使該晶體易產生光損傷。雖然可以通過在晶體中摻MgO來減弱這種效應，但同時也影響了晶體的光學質量，限制了Nd³⁺的摻雜濃度。Nd_xY_1-xAl₃(BO₃)₄(NYAB)晶體的不足之處是不易獲得高光學質量的大塊單晶。這主要是因為Nd³⁺離子和Y³⁺離子的半徑相差較大，而且NYAB并非NAB和YAB的均勻固熔體，而是NAB或者YAB晶體與NYAB晶體的復合體。這就造成NYAB晶體中許多結構性缺陷，還使晶體的電軸轉動，晶體中產生電雙晶。另外NYAB在530nm處的吸收較強，對自倍頻輸出非常不利。Nd:ReCaO₄(BO₃)₃(Re:Y和Gd)晶體雖然具有較大的有效非線性系數但是晶體的對稱性低，熱學性質各向異性較強，實際應用控溫要求高。因此，迫切有必要探索綜合性能優良的激光自倍頻晶體。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供摻釹A₃BGa₃Si₂O₁₄系列晶體。

本發明還提供一種上述摻釹A₃BGa₃Si₂O₁₄系列晶體的制備方法。

本發明還提供一種上述摻釹A₃BGa₃Si₂O₁₄系列晶體的應用。實際應用中將Nd:A₃BGa₃Si₂O₁₄系列晶體沿1066nm相位匹配方向加工成倍頻器件。本發明自倍頻綠激光器(輸出波長533nm)是利用商用半導體激光器(LD，中心波長808nm)泵浦的上述倍頻器件得到。該激光器具有結構簡單、使用方便、穩定性好、壽命長、體積小、轉化率高等優點，有利于自倍頻綠光激光器發展和應用。

本發明的技術方案如下：

專業技術術語：

1.倍頻(SHG)