专利名称：一种微片激光材料及用其制造的微片激光器件的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及激光晶体和器件领域。
背景技术：
微片激光器是一种激光晶体厚度在1毫米以下，两面直接镀上满足激光运转条件的介质膜的小型激光器。可以利用半导体激光器作为泵浦源进行端面泵浦，将光束质量和单色性都较差的半导体激光转变成为高光束质量和单色性好的固体激光输出。在此基础上，可以添加调Q元件或非线性光学晶体，对该固体基波激光进行调Q、倍频或混频，得到可见和紫外波段的激光输出。该类器件具有低泵浦阈值、高转换效率、稳定可靠、器件紧凑、使用方便等优点，在信息、环保、交通、电子、测量、医疗、科研等领域有着广阔的应用前景。
为了得到单色性较好的激光输出，同时也有利于提高倍频或混频效率，要求激光晶体微片的厚度在几百微米以下，甚至只有几十微米。同时研究结果表明晶体中的激活离子浓度增大，微片厚度减少，在不考虑浓度猝灭的情况下(这一点所谓的自激活激光晶体，如NdAl3(BO3)4晶体可以在一定程度上满足)，激光运转效率将提高。所有这些都要求在能充分吸收泵浦激光的条件下将微片做得尽量薄。这就给晶体微片的加工带来一定的难度。
发明内容
本发明的目的是采用可解理的激光晶体，通过控制晶体中激活离子的浓度，利用其解理特性获得满足微片激光运转需要的激光晶体微片，微片两端面为晶体的解理面。这一方面克服微片激光材料加工难度大、费工费时的不足；另一方面提高成品率和经济效益，便于标准化、大批量制造微片激光器。
实现本发明的目的采用如下技术方案根据微片激光器输出波长和单色性的具体要求，确定合适的激活离子类型和微片厚度，再根据可解理激光晶体中激活离子对沿垂直解理面入射泵浦光的吸收截面，确定合适的激活离子浓度。针对具体的可解理晶体和激活离子浓度，选择相应的工艺条件生长该激光晶体。对获得的晶体按所需微片厚度沿解理面进行人工解理，再对微片的两端面进行抛光，甚至无需抛光即可满足微片激光器件需要。
本技术方案在具有解理面的RxM1-x(BO2)3等晶体中有较佳的实施效果。其中0＜x≤1，M为稀土或三价过渡金属元素，即为Ti、Cr、Y、Sc、以及镧系元素中某一元素或若干元素的组合；R3+激活离子为根据泵浦源、激光腔和应用需要等因素确定的，它是部分或完全替代晶体基质中M3+离子位置的某种稀土或过渡金属离子(R＝Ti、Cr、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb)。采用其它类型的可解理激光晶体也可以得到同样的效果。
实施本发明技术方案具有的有益的效果是能够直接获得满足微片激光器件需要的晶体材料，省去了切割、减薄、甚至抛光等环节，省时高效，便于工业化大批量生产。
具体实施例方式
实例1807nm半导体激光泵浦Nd3+激活的可解理La(BO2)3晶体微片实现1063nm单纵模激光输出。
La(BO2)3晶体属于单斜晶系，空间群为I2/a，其单胞参数为a＝7.956，b＝8.161，c＝6.499，a＝γ＝90°，β＝93.63°，Z＝4。该晶体可被Nd3+离子激活，并可沿(001)面解理。在807nm处，Nd3+离子对垂直于该解理面的入射光有一强的吸收峰，吸收截面为5.0×10-20cm2。Nd3+离子在1063nm处有一强的发射峰，发射截面为8.0×10-20cm2，半高宽为4.0nm，折射率约为n＝1.7。要实现单色性最佳的单纵模激光运转，微片厚度L必须满足L≤c/2nΔv，其中c为光速，Δv为用频率表示的半高宽。由上述参数可得满足单纵模激光运转的微片厚度应该小于83μm。取微片厚度为80μm，则807nm泵浦光在微片中往返一次被吸收80％所需的Nd3+离子浓度N由公式I＝I0e-2LNσ决定，其中I0为入射泵浦光强，I为被微片吸收后的剩余光强，σ为807nm泵浦光波长处的吸收截面。由此可得N＝2.0×1021ion/cm3，折合成摩尔浓度约为21mol％。根据Nd0.21La0.79(BO2)3中原料的摩尔比，并计入相应的分凝系数，精确称量各种原料并按Nd3+激活La(BO2)3晶体的生长工艺进行生长。对获得的晶体沿(001)解理面剥离出80μm的微片，一般情况下无需抛光，直接在微片的两端面镀上介质膜，使得靠近泵浦光源的入射端面在807nm处高透、1063nm处高反，出射端面在807nm处高反，1063nm处的透过率在1％到10％之间(根据泵浦光功率确定)。镀膜后的微片便是一个807nm半导体激光垂直于入射端面泵浦，1063nm固体激光垂直于出射端面输出的微片激光器件。有些情况下，可能需要对剥离出的微片的两端面进行抛光处理；或者将其中一面或两面介质膜镀在腔镜上，再将一面镀膜或两面均没有镀膜的微片与腔镜构成激光器件，可以实现同样的目的。
实例2880nm半导体激光泵浦Nd3+激活的可解理La(BO2)3晶体微片实现1063nm单纵模激光输出。
在880nm处，Nd3+离子对垂直于(001)解理面的入射光有另一强的吸收峰，吸收截面为3.0×10-20cm2。Nd3+离子在1063nm处有一强的发射峰，发射截面为8.0×10-20cm2，半高宽为4.0nm，折射率约为n＝1.7。要实现单色性最佳的单纵模激光运转，微片厚度L必须满足L≤c/2nΔv，其中c为光速，Δv为用频率表示的半高宽。由上述参数可得满足单纵模激光运转的微片厚度应该小于83μm。取微片厚度为80μm，则880nm泵浦光在微片中往返一次被吸收80％所需的Nd3+离子浓度N由公式I＝I0e-2LNσ决定，其中I0为入射泵浦光强，I为被微片吸收后的剩余光强，σ为880nm泵浦光波长处的吸收截面。由此可得N＝3.4×1021ion/cm3，折合成摩尔浓度约为36mol％。根据Nd0.36La0.64(BO2)3中原料的摩尔比，并计入相应的分凝系数，精确称量各种原料并按Nd3+激活La(BO2)3晶体的生长工艺进行生长。对获得的晶体沿(001)解理面人工剥离出80μm的微片，一般情况下无需抛光，直接在微片的两端面镀上介质膜，使得靠近泵浦光源的入射端面在880nm处高透、1063nm处高反，出射端面在880nm处高反，1063nm处的透过率在1％到10％之间(根据泵浦光功率确定)。镀膜后的微片便是一个880nm半导体激光垂直于入射端面泵浦，1063nm固体激光垂直于出射端面输出的微片激光器件。有些情况下，可能需要对剥离出的微片的两端面进行抛光处理；或者将其中一面或两面介质膜镀在腔镜上，再将一面镀膜或两面均没有镀膜的微片与腔镜构成激光器件，可以实现同样的目的。
实例3807nm半导体激光泵浦Nd3+激活的可解理La(BO2)3晶体微片实现腔内倍频532nm绿色激光输出。
直接将实例1中的微片粘贴在倍频1063nm的非线性光学晶体(如KTP、LBO、β-BBO等)的一个端面上，在微片的另一端面，即靠近泵浦光的端面镀上在807nm处高透、1063nm处高反的介质膜，在非线性激光晶体的另一端面镀上在807nm和1063nm处高反，532nm处高透的介质膜。这便是一个807nm半导体激光垂直于入射端面泵浦，532nm绿色固体激光垂直于非线性光学晶体出射端面输出的腔内倍频微片激光器件。也可以将其中一面或两面介质膜镀在腔镜上，再将一面镀膜或两面均没有镀膜的微片和非线性光学晶体的粘合体与腔镜构成腔内倍频激光器件；或者不将微片与非线性光学晶体粘贴，可以实现同样的目的。
实例4807nm半导体激光泵浦Nd3+激活的可解理La(BO2)3晶体微片实现1063nm被动调Q脉冲激光输出。
直接将实例1中的微片与调Q片(如Cr4+:YAG)粘贴，在微片的另一端面，即靠近泵浦光的端面镀上在807nm处高透、1063nm处高反的介质膜，在调Q晶体的另一端面镀上在807nm处高反、1063nm处的透过率在1％到10％之间(根据泵浦光功率确定)的介质膜。这便是一个807nm半导体激光垂直于入射端面泵浦，1063nm调Q脉冲激光垂直于非线性光学晶体出射端面输出的被动调Q微片激光器件。也可以将其中一面或两面介质膜镀在腔镜上，再将一面镀膜或两面均没有镀膜的微片和调Q片的粘合体与腔镜构成被动调Q微片激光器件；或者在上述器件中不将微片与调Q片粘贴，可以实现同样的目的。
实例5807nm半导体激光泵浦Nd3+激活的可解理La(BO2)3晶体微片实现被动调Q腔内倍频532nm绿色脉冲激光输出。直接将实例1中的微片与调Q片(如Cr4+:YAG)粘贴，再将调Q片的另一端面与倍频1063nm的非线性光学晶体(如KTP、LBO、β-BBO等)粘贴，在微片的另一端面，即靠近泵浦光的端面镀上在807nm处高透、1063nm处高反的介质膜，在非线性激光晶体的另一端面镀上在807nm和1063nm处高反，532nm处高透的介质膜。这便是一个807nm半导体激光垂直于入射端面泵浦，脉冲532nm绿色固体激光垂直于非线性光学晶体出射端面输出的被动调Q腔内倍频微片激光器件。也可以将其中一面或两面介质膜镀在腔镜上，再将一面镀膜或两面均没有镀膜的微片、调Q片和非线性光学晶体的粘合体与腔镜构成被动调Q腔内倍频激光器件；或者不将微片、调Q片和非线性光学晶体相互粘贴，可以实现同样的目的。
实例6807nm半导体激光泵浦Nd3+激活的可解理La(BO2)3晶体微片实现腔内和频459nm蓝色激光输出。通过控制Nd3+离子浓度和微片厚度，使得端面泵浦的807nm半导体激光在通过微片后仍有剩余光强，再利用非线性光学晶体将该剩余光强与微片激光和频输出459nm蓝色激光。如采用实例1的L＝80μm晶片和N＝2.0×1021ion/cm3的Nd3+浓度，考虑到Nd3+在807nm的吸收截面为σ＝5.0×10-20cm2，则单程通过该微片后的剩余光强I＝I0e-LNσ＝0.45I0，即有45％的剩余光强从微片的另一端面透过。因此，可以直接将实例1中的微片粘贴在和频1063nm与807nm的非线性光学晶体(如LBO、β-BBO等)的一个端面上，在微片的另一端面，即靠近泵浦光的端面镀上在807nm处高透、1063nm处高反的介质膜，在非线性光学晶体的另一端面镀上在807nm和1063nm处高反，459nm处高透的介质膜。这便是一个807nm半导体激光垂直于入射端面泵浦，459nm蓝色固体激光垂直于非线性光学晶体出射端面输出的腔内和频微片激光器件。也可以将其中一面或两面介质膜镀在腔镜上，再将一面镀膜或两面均没有镀膜的微片和非线性光学晶体的粘合体与腔镜构成腔内和频激光器件；或者不将微片与非线性光学晶体粘贴，可以实现同样的目的。
实例7采用实例2中的880nm半导体激光泵浦相应的Nd3+激活的可解理La(BO2)3晶体微片，以及实例3至6的相应元件和措施，可以实现类似于实例3到6的效果。
权利要求
1.一种微片激光材料，其特征在于采用可解理的激光晶体，通过控制晶体中激活离子的浓度，利用其解理特性获得满足微片激光运转需要的激光晶体微片，微片两端面为晶体的解理面。
2.如权利要求1所述的微片激光材料，其特征在于所述的激光晶体为RxM1-x(BO2)3，其中0＜x≤1，M为稀土或三价过渡金属元素，即为Ti、Cr、Y、o、以及镧系元素中某一元素或若干元素的组合；R3+激活离子为根据泵浦源、激光腔和应用需要等因素确定的，它是部分或完全替代晶体基质中M3+离子位置的某种稀土或过渡金属离子(R＝Ti、Cr、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb)。
3.如权利要求1或2所述的微片激光材料，其特征在于采用可解理的激光晶体NdxLa1-x(BO2)3，其中0＜x≤1，该晶体属于单斜晶系，空间群为I2/a，并可沿(001)晶面解理而获得端面为(001)面的激光晶体微片。
4.一种权利要求1的微片激光材料制造的微片激光器件，其特征在于在微片激光材料两端面直接镀上适合半导体或其他类型激光端面泵浦和微片激光谐振并出射的介质膜，利用半导体或其他类型激光端面泵浦输出固体激光。
5.一种权利要求1的微片激光材料制造的腔内倍频微片激光器件，其特征在于将微片的一个端面与用作倍频的非线性光学晶体的一个端面粘贴，再将微片的另一个端面和非线性光学晶体的另一个端面镀上适合半导体或其他类型激光端面泵浦、微片激光谐振和腔内倍频并输出倍频激光的介质膜，利用半导体或其他类型激光端面泵浦输出腔内倍频激光。
6.一种权利要求1的微片激光材料制造的被动调Q脉冲微片激光器件，其特征在于将微片的一个端面与调Q片的一个端面粘贴，再将微片的另一个端面和调Q片的另一个端面镀上适合半导体或其他类型激光端面泵浦、微片激光谐振并输出脉冲激光的介质膜，利用半导体或其他类型激光端面泵浦输出被动调Q脉冲激光。
7.一种权利要求1的微片激光材料制造的被动调Q腔内倍频脉冲微片激光器件，其特征在于将微片的一个端面与调Q片的一个端面粘贴，再将调Q片的另一端面与用作倍频的非线性光学晶体的一个端面粘贴，微片的另一个端面和非线性光学晶体的另一个端面镀上适合半导体或其他类型激光端面泵浦、微片激光谐振、腔内倍频并输出倍频脉冲激光的介质膜，利用半导体或其他类型激光端面泵浦输出被动调Q腔内倍频脉冲激光。
8.一种权利要求1的微片激光材料制造的腔内和频微片激光器件，其特征在于通过控制微片厚度和激活离子浓度，使得端面泵浦的激光通过微片后仍有一部分的剩余光强从另一端面透过；先将微片的一个端面与用作和频的非线性光学晶体的一个端面粘贴，再将微片的另一个端面和非线性光学晶体的另一个端面镀上适合半导体或其他类型激光端面泵浦、微片激光谐振和腔内和频并输出和频激光的介质膜，利用半导体或其他类型激光端面泵浦输出腔内倍频激光。
9.如权利要求5或6或7或8所述的微片激光器件，其特征在于将其中一面或两面介质膜镀在腔镜上，再将一面镀膜或没有镀膜的微片和其他光学元件的粘合体与腔镜构成激光器件。
10.如权利要求5或6或7或8所述的微片激光器件，其特征在于不将微片与其他光学元件粘贴。
全文摘要
本发明属于激光晶体和器件领域。通过控制可解理激光晶体中激活离子的浓度，利用其解理特性获得满足微片激光运转需要的激光晶体微片，微片两端面均为晶体的解理面。利用该微片可制造微片激光器件，并可与非线性光学、调Q等元器件组合构成变频、脉冲等激光器件。本方法可以提高微片激光介质的成品率和经济效益，便于工业化、大批量制造微片激光材料和器件。
文档编号H01S3/16GK1705176SQ20041004432
公开日2005年12月7日 申请日期2004年5月25日 优先权日2004年5月25日
发明者黄艺东, 陈雨金, 林秀钦, 罗遵度, 谭奇光, 廖金生 申请人:中国科学院福建物质结构研究所