基于CrOCl晶体的激光脉冲调制器及其在全固态激光器中的应用
【专利摘要】本发明涉及基于CrOCl晶体的激光脉冲调制器及其在全固态激光器中的应用，CrOCl激光脉冲调制器由CrOCl晶体制得，基于CrOCl激光脉冲调制器的全固态激光器包括CrOCl激光脉冲调制器。本发明将CrOCl晶体用作激光脉冲调制器，具有以下优势：(1)Cr3+离子在CrOCl晶体中是基质离子，有浓度高、分布均匀的特点，可饱和吸收效应具有高效性、均匀性。(2)工作波段宽。CrOCl晶体的短波截止边位于600nm，长波截止边位于18mm，在这个波段内都可实现可饱和吸收。(3)容易制备，可用气相传输法生长，产率高，尺寸大，易剥离，且表面光滑，可直接用于激光脉冲的调制，生产和加工过程极为便利。
【专利说明】
基于CrOC I晶体的激光脉冲调制器及其在全固态激光器中的 应用
技术领域
[0001] 本发明涉及基于CrOCl晶体的激光脉冲调制器及其在全固态激光器中的应用，属 于激光技术领域。
【背景技术】
[0002] 激光器被誉为20世纪最伟大的发明之一，发展至今已形成一个巨大的产业，影响 着国民经济的各个领域。脉冲激光具有峰值功率高、能量大、脉冲时间短等优势，是激光的 重要组成部分和发展方向，在国防、科研、医疗等众多领域有重要应用。实现脉冲激光的技 术可大致分为两类:主动调制、被动调制。通过材料本身的可饱和吸收特性对激光产生过程 的损耗进行调节，从而获得脉冲激光的方式称为被动调制技术。被动调制具有操作简单、结 构紧凑、能耗低等优势，在脉冲激光中扮演着重要角色，其应用越来越普遍。目前常用的可 饱和吸收材料有两类：1.具有特殊离子掺杂的绝缘体材料，如掺铬的钇铝石榴石(Cr:YAG) 晶体或陶瓷以及色心晶体；2.半导体材料，如砷化镓或特殊工艺做成的可饱和吸收镜 (SESAM)。这两类材料制备工艺较为复杂，并且可饱和吸收性能对于波长有很强的依赖性， 因此应用范围有限。目前，人们仍在积极探索新型的性能更加优异、全面的可饱和吸收材 料。
[0003] Cr离子掺杂的晶体在激光调制领域具有重要地位。因其生长条件不同，可以形成 不同价态，如二价Cr2+、三价Cr3+、四价Cr4+和五价Cr 5+。其中，四价Cr4+离子掺杂的晶体是产 生lMi附近脉冲激光的常用材料，是被动调Q和锁模的重要元件，最典型的如Cr 4+:YAG。利用 二价Cr2+离子掺杂的晶体(Cr2+:ZnSe)在1.645圓波段实现了激光调Q。利用五价Cr 5+离子掺 杂的晶体(Cr5+:YV04)在1.08m波段实现了激光调Q。到目前为止还未发现三价Cr 3+离子晶体 的可饱和吸收效应。
[0004] 我们在开孔Z扫描测试中首次发现，CrOCl晶体具有强的可饱和吸收特性，即在弱 光照射时透过率较低，而在强光照射时透过率显著提高。实验装置如图1所示，包含栗浦源 1、分光镜2、聚焦透镜3、CrOCl晶体4、第一能量计5、第二能量计6。栗浦源1为染料锁模Nd: YAG脉冲激光器（美国Continuum公司生产，型号PY61C-10,波长1064nm，脉冲宽度40ps，工作 频率10Hz)，分光镜2将栗浦源1的出射光束分为两束，光束一照射在聚焦透镜3上，聚焦透镜 3的焦距为300mm，光束一透过聚焦透镜3和CrOCl晶体4后照射在第一能量计5上，光束二照 射在第二能量计6上作为参考光束，第一能量计5和第二能量计6连接计算机进行数据采集。 实验过程中，CrOCl晶体在轨道上沿光轴方向直线移动，当CrOCl晶体靠近焦点时光束能量 密度逐渐升高，并在焦点位置达到最大，通过焦点后光束能量密度逐渐降低。实验中CrOCl 晶体的总移动距离为1〇〇_，光束焦点位于中间位置。实验结果如图2所示，图2中，拟合曲线 是根据非线性光学理论对实验数据的拟合，crocl晶体沿光轴方向由远距离接近焦点位置 时归一化透过率逐渐增大至150%，表明crocl晶体在1064nm激光照射下通过焦点位置附近 时产生了饱和吸收现象，显示了 CrOCl晶体具有强的可饱和吸收特性，可作为被动调制元件 产生高峰值功率的脉冲激光。
[0005] 中国专利文献CN101378173A公开了掺铬钼酸铝铷可调谐激光晶体及其制备方法 和用途，涉及一种可调谐固态激光器中的工作介质。该方法采用60-80at%Rb 2Mo301Q为助熔 剂，降温速率为1_5°C/天，转速为5-30转/分钟，生长出了高质量、较大尺寸的Cr 3+:RbAl (Mo〇4)2晶体。该晶体属三方晶系，具有P lml(D3/)空间群结构，折射率1.73。该晶体可作为 可调谐激光晶体，其可调谐范围在710-1000nm之间，用该晶体制成的固体激光器可用于光 谱学、生物医学、军事等诸多领域中。在该专利中，掺铬钼酸铝铷晶体是一种激光晶体，用作 可调谐固体激光器中的工作介质，产生宽调谐激光输出，铬离子在晶体结构中是掺杂离子， 部分取代铝离子的晶格位置，含量较少（掺杂浓度在〇 . 2at %-0.5at%之间）。而在本专利 中，虽然Cr离子也是三价态，但在CrOCl的晶格结构中属于基质离子而非掺杂离子，因此晶 格占有率为l〇〇at%，浓度更高、分布更均匀。从功能上来看本专利中的CrOCl是一种可饱和 吸收体，用于激光调制，本身并不发射激光，而在上述专利中Cr 3+: RbAl (Mo〇4)2是一种激光 晶体，本身发射激光。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供了基于CrOCl晶体的激光脉冲调制器；
[0007] 本发明提供了上述激光脉冲调制器在全固态激光器中的应用；
[0008] 本发明首次将三价Cr3+离子晶体即CrOCl晶体用作激光脉冲调制器，与已有的Cr离 子掺杂型可饱和吸收体相比具有以下显著优势：（l)Cr 3+离子在CrOCl晶体中是基质离子，而 不是掺杂离子，具有浓度高、分布均匀的特点，相应地其可饱和吸收效应具有高效性、均匀 性。（2)工作波段宽。CrOCl晶体的短波截止边位于600nm，长波截止边位于18mi，在这个波段 内都可实现可饱和吸收，而传统的 Cr离子掺杂型可饱和吸收体的可用波段仅为几百纳米甚 至更窄。（3)容易制备，CrOCl晶体是具有层状结构的晶体材料，可用气相传输法生长，产率 高，尺寸大，易剥离，且表面光滑，可直接用于激光脉冲的调制，生产和加工过程极为便利。
[0009] 术语解释
[0010] "增透"：一般指对特定波长的光透过率多95%，"高反射"一般指对特定波长的光 反射率多99%，"部分反射"一般指对特定波长的光反射率在30%-99%之间。
[0011] 本发明的技术方案为：
[0012] CrOCl激光脉冲调制器，是由CrOCl晶体制得，具体步骤包括：
[0013] (1)由CrOCl晶体的线性光学吸收系数，结合所需初始透过率计算出所需CrOCl晶 体厚度；
[0014] (2)挑选或者剥离出所需厚度的CrOCl晶体，加工成外形规整的器件;例如，矩形、 方形、圆形；
[0015] (3)针对工作波长对通光面进行镀膜，外包制冷铜块，制成被动调Q或锁模元件。
[0016] 上述CrOCl晶体，室温下晶胞参数为：a=3.8638A, b=3.1793A,c=7.7157Ay透光范围 在0.6~18mi。在该波段均可用作激光脉冲调制器件。
[0017] 上述CrOCl晶体的制备方法，具体步骤如下：将纯度大于99.90 %的Cr2〇3和纯度大 于99.0%的CrCl3，按1:1的摩尔比配比后放置在真空密封的石英管中，以HgCl 2为传输介质， 将石英管加热，在石英管长度方向上形成温度梯度，原料端温度为1100-1300K，产物端温度 为1000-1200K，加热时间100-140h，Cr0Cl晶体生长完毕后，降至室温。
[0018] -种基于CrOCl激光脉冲调制器的全固态激光器，包括沿光路依次安放的第一栗 浦源、第一前腔镜、第一激光增益介质、所述CrOCl激光脉冲调制器、第一输出镜。
[0019] 根据本发明优选的，所述第一栗浦源为半导体激光二极管(LD)或氙灯。提供栗浦 能量。
[0020] 所述第一前腔镜及所述第一输出镜组成第一谐振腔，所述第一前腔镜镀以对激光 工作波段高反射介质膜，所述第一输出镜镀以对激光工作波段反射介质膜。
[0021] 所述第一激光增益介质为半导体、激光晶体、激光陶瓷或激光玻璃。所有能产生激 光增益的固体介质都可以作为第一激光增益介质，加工成圆柱体或者长方体，其端面镀以 有利于栗浦光吸收和激光振荡的介质膜，也可以只抛光不镀膜。
[0022] 将所述CrOCl激光脉冲调制器放于谐振腔内，形成调Q或锁模激光输出。上述全固 态脉冲激光器的谐振腔参数可自行设计，如腔长、腔镜曲率、输出镜的耦合透过率等，并可 根据实际需要添加全反镜以改变腔型，相关设计是本领域熟知的技术。
[0023]根据本发明优选的，所述第一激光增益介质为钕掺杂钇铝石榴石Nd:YAG晶体或钕 掺杂钒酸钇Nd:YV04晶体，所述钕掺杂钇铝石榴石Nd:YAG晶体中Nd3 +离子浓度为0.1-3at. %，所述钕掺杂钒酸钇Nd:YV〇4晶体中Nd3+离子浓度为0. l-5at. %。
[0024] -种端面栗浦基于CrOCl激光脉冲调制器的调Q激光器，包括沿光路依次安放的第 二栗浦源、第一光纤耦合系统、第一聚焦系统、第二前腔镜、第二激光增益介质、所述CrOCl 激光脉冲调制器、第二输出镜。
[0025] 第二栗浦源发出的栗浦光经第一光纤耦合系统、第一聚焦系统和第二前腔镜输入 到第二激光增益介质中，产生的激光被CrOCl激光脉冲调制器调制，从第二输出镜一端输出 调Q脉冲。
[0026] 根据本发明优选的，所述第二前腔镜及第二输出镜组成第二谐振腔，所述第二谐 振腔长度为1-1 〇cm;
[0027]所述第二栗浦源为发射波长为808nm的激光二极管(LD);
[0028]所述第二前腔镜为平凹前腔镜，所述第二前腔镜的平面即靠近所述第一聚焦系统 一端的表面镀以对808nm增透的介质膜，所述第二前腔镜的凹面即靠近所述第二激光增益 介质一端的表面镀以对1.05-1. lMi高反射的介质膜，所述第二前腔镜的凹面的曲率半径为 20-1000mm；
[0029]所述第二激光增益介质为Nd: YAG晶体；
[0030]所述第二输出镜靠近所述第二激光增益介质一端的表面镀以对1.05-1. lwii部分 反射的介质膜，所述第二输出镜的另一端的表面镀以对1.05-1. lym增透的介质膜。
[0031]根据本发明优选的，所述第二谐振腔长度为lcm。为了抑制锁模激光的产生，所述 谐振腔越短越好，以长度1 cm为佳。
[0032] 一种端面栗浦基于CrOCl激光脉冲调制器的锁模激光器，包括第三栗浦源、第二光 纤耦合系统、第二聚焦系统、第三前腔镜、第三激光增益介质、平凹反射镜、所述CrOCl激光 脉冲调制器、第三输出镜，所述第三前腔镜、所述平凹反射镜和所述第三输出镜构成V型谐 振腔。
[0033]第三栗浦源发出的栗浦光经第二光纤耦合系统、第二聚焦系统和第三前腔镜输入 到第三激光增益介质中，所产生激光被CrOCl激光脉冲调制器调制，最后经第三输出镜输出 锁丰吴脉冲。
[0034]根据本发明优选的，所述第三栗浦源为发射波长808nm的激光二极管(LD);
[0035]所述第三前腔镜为平面镜，所述第三前腔镜的靠近所述第二聚焦系统一端的表面 镀以对808nm增透的介质膜，所述第三前腔镜的靠近所述第三激光增益介质的一端的表面 镀以对1 ? 05-1 ? lMi高反射的介质膜；
[0036] 所述第三激光增益介质是Nd:YV〇4晶体;入射端面镀有对808nm、1064nm增透的介 质膜，出射端面上镀以对1 〇64nm增透的介质膜。
[0037]所述平凹反射镜的凹面镀以对1.05-1. lMi高反射的介质膜；
[0038]所述第三输出镜为平面输出镜，所述第三输出镜靠近V型谐振腔一端的表面镀以 对1064nm反射率为97%的部分反射介质膜，所述第三输出镜的另一端表面镀以对1064nm增 透的介质膜。
[0039] -种氙灯侧面栗浦基于CrOCl激光脉冲调制器被动调Q脉冲激光器，包括第四前腔 镜、第四栗浦源、第四激光增益介质、所述CrOCl激光脉冲调制器、第四输出镜，所述第四栗 浦源为氣灯。
[0040] 所述第四前腔镜为平面镜，所述第四前腔镜靠近所述第四激光增益介质的一端表 面镀以对1.05-1. lMi高反射的介质膜；
[00411所述第四激光增益介质为Nd:YAG晶体，Nd3+离子浓度为0.4at. % ;
[0042]所述第四输出镜靠近第四激光增益介质一端表面镀以对1064nm反射率为60%的 介质膜，所述第四输出镜的另一端镀以对1 〇64nm增透的介质膜。
[0043] 通过CrOCl激光脉冲调制器的调制可实现1064nm调Q激光输出。
[0044] 本发明的有益效果为：
[0045] 1、本发明提供的CrOCl激光脉冲调制器是第一个三价Cr3+离子材料制成的光学可 饱和吸收器件。
[0046] 2、本发明中Cr3+离子在CrOCl晶体材料中作为基质离子存在，而不是传统的掺杂离 子，保证了可饱和吸收效应的高效性和均匀性。
[0047] 3、工作波段宽。CrOCl晶体的透光范围在0.6~18圓，对于此波段内任意波长的激 光均有调制作用。
[0048] 4、制作简单、成本低，便于产业化以及批量生产。其特有的层状习性及光滑表面甚 至可以免加工使用。
【附图说明】
[0049]图1为本发明测试用的开孔Z扫描实验装置；
[0050]图1中，1、栗浦源，2、分光镜，3、聚焦透镜，4、CrOCl晶体，5、第一能量计，6、第二能 量计。
[0051 ]图2为本发明开孔Z扫描实验的测试结果示意图。
[0052] 图3为端面栗浦基于CrOCl激光脉冲调制器的调Q激光器结构示意图，
[0053] 图3中，7、第二栗浦源，8、第一光纤耦合系统，9、第一聚焦系统，10、第二前腔镜， 11、第二激光增益介质，12、CrOCl激光脉冲调制器，13、第二输出镜。
[0054] 图4(a)为当激光工作波长为1.06m时，图3所述调Q激光器中CrOCl激光脉冲调制 器的平均输出功率示意图；
[0055] 图4(b)为当激光工作波长为1.06wii时，图3所述调Q激光器中CrOCl激光脉冲调制 器的脉冲宽度示意图；
[0056] 图4(c)为当激光工作波长为1.06wii时，图3所述调Q激光器中CrOCl激光脉冲调制 器的重复频率示意图；
[0057]图4(d)为当激光工作波长为1.06wii时，图3所述调Q激光器中CrOCl激光脉冲调制 器的脉冲序列及波形示意图；
[0058]图5(a)为当激光工作波长为1.34wii时，图3所述调Q激光器中CrOCl激光脉冲调制 器的平均输出功率示意图；
[0059] 图5(b)当激光工作波长为1.34wii时，图3所述调Q激光器中CrOCl激光脉冲调制器 的脉冲宽度示意图；
[0060] 图5(C)当激光工作波长为1.34WI1时，图3所述调Q激光器中CrOCl激光脉冲调制器 的重复频率示意图；
[0061 ]图5(d)当激光工作波长为1.34WI1时，图3所述调Q激光器中CrOCl激光脉冲调制器 的脉冲序列及波形示意图；
[0062]图6为端面栗浦基于CrOCl激光脉冲调制器的锁模激光器结构示意图；
[0063]图6中，14、第三栗浦源，15、第二光纤耦合系统，16、第二聚焦系统，17、第三前腔 镜，18、第三激光增益介质，19、平凹反射镜，20、第三输出镜。
[0064] 图7为氙灯侧面栗浦基于CrOCl激光脉冲调制器被动调Q脉冲激光器结构示意图；
[0065] 图7中，21、第四前腔镜，22、第四栗浦源，23、第四激光增益介质，24、第四输出镜。
【具体实施方式】
[0066] 下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。
[0067] 实施例1
[0068] CrOCl激光脉冲调制器，是由CrOCl晶体制得，具体步骤包括：
[0069] (1)由CrOCl晶体的线性光学吸收系数，结合所需初始透过率计算出所需CrOCl晶 体厚度；
[0070] (2)挑选或者剥离出所需厚度的CrOCl晶体，加工成外形规整的器件;例如，矩形、 方形、圆形；
[0071 ] (3)针对工作波长对通光面进行镀膜，外包制冷铜块，制成被动调Q或锁模元件。
[0072] 上述CrOCl晶体，室温下晶胞参数为：a=:3.8.638A，b=3.1793A, c=7.7157A,透光范围 在0.6~18mi。在该波段均可用作激光脉冲调制器件。
[0073] 上述CrOCl晶体的制备方法，具体步骤如下：将纯度99.99 %的Cr2〇3和纯度为 99.9%的CrCl3,按化学计量比配比后放置在真空密封的石英管中，以HgCl2为传输介质，将 石英管加热，在石英管长度方向上形成温度梯度，原料端温度为1200K，产物端温度为 1100K，加热120h，CrOCl晶体生长完毕后，降至室温。
[0074] 实施例2
[0075] -种基于CrOCl激光脉冲调制器的全固态激光器，包括沿光路依次安放的第一栗 浦源、第一前腔镜、第一激光增益介质、所述CrOCl激光脉冲调制器、第一输出镜。
[0076]所述第一栗浦源为半导体激光二极管(LD)或氙灯。提供栗浦能量。
[0077]所述第一前腔镜及所述第一输出镜组成第一谐振腔，所述第一前腔镜镀以对激光 工作波段高反射介质膜，所述第一输出镜镀以对激光工作波段反射介质膜；
[0078]所述第一激光增益介质为半导体、激光晶体、激光陶瓷或激光玻璃。所有能产生激 光增益的固体介质都可以作为第一激光增益介质，加工成圆柱体或者长方体，其端面镀以 有利于栗浦光吸收和激光振荡的介质膜，也可以只抛光不镀膜。
[0079] 将所述CrOCl激光脉冲调制器放于谐振腔内，形成调Q或锁模激光输出。上述全固 态脉冲激光器的谐振腔参数可自行设计，如腔长、腔镜曲率、输出镜的耦合透过率等，并可 根据实际需要添加全反镜以改变腔型，相关设计是本领域熟知的技术。
[0080] 所述第一激光增益介质为钕掺杂钇铝石榴石Nd: YAG晶体或钕掺杂钒酸钇Nd: YV〇4 晶体，所述钕掺杂钇铝石榴石Nd: YAG晶体中Nd3+离子浓度为0. l-3at. %，所述钕掺杂钒酸钇 Nd: YV〇4晶体中Nd3+离子浓度为0. l-5at. %。
[0081 ] 实施例3
[0082] -种端面栗浦基于CrOCl激光脉冲调制器的调Q激光器，包括沿光路依次安放的第 二栗浦源7、第一光纤耦合系统8、第一聚焦系统9、第二前腔镜10、第二激光增益介质11、所 述CrOCl激光脉冲调制器12、第二输出镜13。如图3所示。
[0083]第二栗浦源7发出的栗浦光经第一光纤耦合系统8、第一聚焦系统9和第二前腔镜 10输入到第二激光增益介质中11，产生的激光被CrOCl激光脉冲调制器12调制，从第二输出 镜13-端输出调Q脉冲。
[0084]第二前腔镜10及第二输出镜13组成第二谐振腔，第二谐振腔长度为27mm;
[0085]第二栗浦源7为发射波长为808nm的激光二极管(LD);
[0086]第二前腔镜10为平凹前腔镜，第二前腔镜10的直径为20mm，曲率半径为250mm，第 二前腔镜10的平面即靠近所述第一聚焦系统9 一端的表面镀以对808nm增透的介质膜，第二 前腔镜10的凹面即靠近所述第二激光增益介质11 一端的表面镀以对1.05-1. lwii高反射的 介质膜；
[0087]第二激光增益介质11为Nd:YAG晶体，Nd3+离子浓度为0.4at. % ;入射端面镀有对 808nm、1064nm增透的介质膜，出射端面上镀以对1064nm增透的介质膜。
[0088]第二输出镜13靠近第二激光增益介质11 一端的表面镀以对1.05-1. lwii部分反射 的介质膜，在l〇64nm处反射率为90%，第二输出镜13的另一端的表面镀以对1.05-1. lwii增 透的介质膜。
[0089] 所述CrOCl激光脉冲调制器12的厚度为0.01mm。
[0090] 当激光工作波长为1.06mi时，本实施例所述调Q激光器中CrOCl激光脉冲调制器的 平均输出功率如图4 (a)所示，最大平均输出功率47mW。
[0091] 本实施例所述调Q激光器中CrOCl激光脉冲调制器的脉冲宽度如图4(b)所示，最窄 脉宽为301ns。
[0092] 本实施例所述调Q激光器中CrOCl激光脉冲调制器的重复频率如图4(c)所示，最高 重复频率380kHz。
[0093] 本实施例所述调Q激光器中CrOCl激光脉冲调制器的脉冲序列及波形如图4(d)所 不。
[0094] 实施例4
[0095] 根据实施例3所述的一种端面栗浦基于CrOCl激光脉冲调制器的调Q激光器，其区 别在于，
[0096] 第二前腔镜10的凹面即靠近所述第二激光增益介质11 一端的表面镀以对1.3-1.4 Mi高反射、l〇64nm增透的介质膜；
[0097]第二激光增益介质11为Nd:YAG晶体，Nd3+离子浓度为0.5at. % ;入射端面镀有对 808nm、1064nm、l .34iim增透的介质膜，出射端面镀有对1064nm、l .34iim增透的介质膜。
[0098] 第二输出镜13直径为20mm，靠近第二激光增益介质11 一端的表面镀以1064nm增 透、1.3-1.4wii部分反射膜，在1.34wii处反射率为90 %，第二输出镜13的另一端的表面镀以 1064nm、1 ? 3-1 ? 4ym增透的介质膜。
[0099] 第二前腔镜10及第二输出镜13组成第二谐振腔，第二谐振腔长度为20mm;
[0100] 当激光工作波长为1.34mi时，本实施例所述调Q激光器中CrOCl激光脉冲调制器的 平均输出功率如图5(a)所示，最大平均输出功率77mW。
[0101] 本实施例所述调Q激光器中CrOCl激光脉冲调制器的脉冲宽度如图5(b)所示，最窄 脉宽为256ns。
[0102] 本实施例所述调Q激光器中CrOCl激光脉冲调制器的重复频率如图5(c)所示，最高 重复频率603kHz。
[0103] 本实施例所述调Q激光器中CrOCl激光脉冲调制器的脉冲序列及波形如图5(d)所 不。
[0104] 实施例5
[0105] -种端面栗浦基于CrOCl激光脉冲调制器的锁模激光器，包括第三栗浦源14、第二 光纤耦合系统15、第二聚焦系统16、第三前腔镜17、第三激光增益介质18、平凹反射镜19、所 述CrOCl激光脉冲调制器12、第三输出镜20,所述第三前腔镜17、所述平凹反射镜19和所述 第三输出镜20构成V型谐振腔。如图6所示。
[0106] 第三栗浦源14发出的栗浦光经第二光纤耦合系统15、第二聚焦系统16和第三前腔 镜17输入到第三激光增益介质18中，所产生激光被CrOCl激光脉冲调制器12调制，最后经第 三输出镜20输出锁模脉冲。
[0107] 第三栗浦源14为发射波长808nm的激光二极管(LD);
[0108]第三前腔镜17为直径为20mm的平面镜，所述第三前腔镜17的靠近第二聚焦系统16 一端的表面镀以对808nm增透的介质膜，所述第第三前腔镜17的靠近所述第三激光增益介 质18的一端的表面镀以对1.05-1. lym高反射的介质膜；
[0109]所述第三激光增益介质18是Nd:YV〇4晶体，Nd3+离子浓度为0.5at. % ;入射端面镀 有对808nm、1064nm增透的介质膜，出射端面上镀以对1064nm增透的介质膜。
[0110]所述平凹反射镜19的凹面镀以对1.05-1. lMi高反射的介质膜； 第三输出镜20为平面输出镜，第三输出镜20靠近V型谐振腔一端的表面镀以对 1064nm反射率为97%的部分反射介质膜，第三输出镜20的另一端表面镀以对1064nm增透的 介质膜。
[0112] 实施例6
[0113] -种氙灯侧面栗浦基于CrOCl激光脉冲调制器被动调Q脉冲激光器，包括第四前腔 镜21、第四栗浦源22、第四激光增益介质23、所述CrOCl激光脉冲调制器12、第四输出镜24， 所述第四栗浦源22为氙灯。如图7所示。
[0114] 所述第四前腔镜21为平面镜，所述第四前腔镜21靠近所述第四激光增益介质23的 一端表面镀以对1.05-1. lMi高反射的介质膜；
[0115] 所述第四激光增益介质23为Nd:YAG晶体，Nd3+离子浓度为0.4at. % ;
[0116] 所述第四输出镜24靠近第四激光增益介质23-端表面镀以对1064nm反射率为 60 %的介质膜，所述第四输出镜24的另一端镀以对1064nm增透的介质膜。
[0117] 通过CrOCl激光脉冲调制器12的调制可实现1064nm调Q激光输出。
【主权项】
1. CrOCl激光脉冲调制器，其特征在于，是由CrOCl晶体制得，具体步骤包括： (1) 由CrOCl晶体的线性光学吸收系数，结合所需初始透过率计算出所需CrOCl晶体厚 度； (2) 挑选或者剥离出所需厚度的CrOCl晶体，加工成外形规整的器件； (3) 针对工作波长对通光面进行镀膜，外包制冷铜块，制成被动调Q或锁模元件。2. -种基于权利要求1所述的CrOCl激光脉冲调制器的全固态激光器，其特征在于，包 括沿光路依次安放的第一栗浦源、第一前腔镜、第一激光增益介质、所述CrOCl激光脉冲调 制器、第一输出镜。3. 根据权利要求2所述的全固态激光器，其特征在于，所述第一栗浦源为半导体激光二 极管或氣灯； 所述第一前腔镜及所述第一输出镜组成第一谐振腔，所述第一前腔镜镀以对激光工作 波段高反射介质膜，所述第一输出镜镀以对激光工作波段部分反射介质膜； 所述第一激光增益介质为半导体、激光晶体、激光陶瓷或激光玻璃。4. 根据权利要求2所述的全固态激光器，其特征在于，所述第一激光增益介质为钕掺杂 钇铝石榴石Nd: YAG晶体或钕掺杂钒酸钇Nd: YV04晶体，所述钕掺杂钇铝石榴石Nd: YAG晶体 中Nd3+离子浓度为0 . l-3at. %，所述钕掺杂钒酸钇Nd : YV〇4晶体中Nd3+离子浓度为0.1-5at. % 〇5. -种端面栗浦基于权利要求1所述的CrOCl激光脉冲调制器的调Q激光器，其特征在 于，包括沿光路依次安放的第二栗浦源、第一光纤耦合系统、第一聚焦系统、第二前腔镜、第 二激光增益介质、所述CrOCl激光脉冲调制器、第二输出镜。6. 根据权利要求5所述的调Q激光器，其特征在于，所述第二前腔镜及第二输出镜组成 第二谐振腔，所述第二谐振腔长度为l-l〇cm; 所述第二栗浦源为发射波长为808nm的激光二极管； 所述第二前腔镜为平凹前腔镜，所述第二前腔镜的平面即靠近所述第一聚焦系统一端 的表面镀以对808nm增透的介质膜，所述第二前腔镜的凹面即靠近所述第二激光增益介质 一端的表面镀以对1.05-1. Ιμπι高反射的介质膜，所述第二前腔镜的凹面的曲率半径为20-1000mm； 所述第二激光增益介质为Nd: YAG晶体； 所述第二输出镜靠近所述第二激光增益介质一端的表面镀以对1.05-1. Ιμπι部分反射 的介质膜，所述第二输出镜的另一端的表面镀以对1.05-1. Ιμπι增透的介质膜； 进一步优选的，所述第二谐振腔长度为lcm。7. -种端面栗浦基于权利要求1所述的CrOCl激光脉冲调制器的锁模激光器，其特征在 于，包括第三栗浦源、第二光纤耦合系统、第二聚焦系统、第三前腔镜、第三激光增益介质、 平凹反射镜、所述CrOCl激光脉冲调制器、第三输出镜，所述第三前腔镜、所述平凹反射镜和 所述第三输出镜构成V型谐振腔； 所述第三栗浦源为发射波长808nm的激光二极管； 所述第三前腔镜为平面镜，所述第三前腔镜的靠近所述第二聚焦系统一端的表面镀以 对808nm增透的介质膜，所述第三前腔镜的靠近所述第三激光增益介质的一端的表面镀以 对1.05-1 · Ιμπι高反射的介质膜； 所述第三激光增益介质是Nd: YV〇4晶体;入射端面镀有对808nm、1064nm增透的介质膜， 出射端面上镀以对l〇64nm增透的介质膜； 所述平凹反射镜的凹面镀以对1.05-1. lMi高反射的介质膜； 所述第三输出镜为平面输出镜，所述第三输出镜靠近V型谐振腔一端的表面镀以对 1064nm反射率为97%的部分反射介质膜，所述第三输出镜的另一端表面镀以对1064nm增透 的介质膜。8. -种氙灯侧面栗浦基于权利要求1所述的CrOCl激光脉冲调制器的被动调Q脉冲激光 器，其特征在于，包括第四前腔镜、第四栗浦源、第四激光增益介质、所述CrOCl激光脉冲调 制器、第四输出镜，所述第四栗浦源为氙灯； 所述第四前腔镜为平面镜，所述第四前腔镜靠近所述第四激光增益介质的一端表面镀 以对1 · 05-1 · Ιμπι高反射的介质膜； 所述第四激光增益介质为Nd:YAG晶体，Nd3+离子浓度为0.4at. % ; 所述第四输出镜靠近第四激光增益介质一端表面镀以对l〇64nm反射率为60%的介质 膜，所述第四输出镜的另一端镀以对1 〇64nm增透的介质膜。9. 一种CrOCl晶体，其特征在于，室温下晶胞参数为：a=3.8638A, b=3.1793A, c=7.7157A,透 光范围在0.6~18μηι。10. 权利要求9所述的CrOCl晶体的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：将纯度大于 99.90%的Cr2〇3和纯度大于99.0%的CrCl 3,按1:1的摩尔比配比后放置在真空密封的石英 管中，以HgCl2为传输介质，将石英管加热，在石英管长度方向上形成温度梯度，原料端温度 为1100-1300K，产物端温度为1000-1200K，加热时间100-140h，Cr0Cl晶体生长完毕，降至室 温。
【文档编号】H01S3/16GK105958313SQ201610374231
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】王正平, 王梦霞, 张健, 陶绪堂, 许心光
【申请人】山东大学