CN101237119A - 掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器 - Google Patents
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Abstract
掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器，属于器件领域。Nd:YCOB晶体具有非线性效应，通式为NdxY1－xCa4O(BO3)3，x＝0.001－0.2。该晶体是以YCOB作为基质，以激光二极管(LD)或钛宝石激光器为泵浦源，使Nd离子产生1.06μm的激光振荡，再通过YCOB晶体非线性效应产生绿光输出。用该晶体制作的微片自倍频绿光器件具有简单、紧凑、体积小、损耗小、稳定性好、转换效率高、光束质量好、操作简单、成本低等特点，可实现小型化、集成化和实用化，便于工业化的大批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器，属于激光器件技术领域。
背景技术
可见波长激光在全色显示、医疗、印刷、娱乐和科学研究等方面有广泛的应用。目前人们获得绿光的办法是采用Nd3+对应的4F3/2→4F11/2四能级结构跃迁产生谱线得到1.06μm的激光输出，采用倍频晶体KTP或LBO对产生的1.06μm激光进行调制获得倍频0.53μm绿光输出。在中小功率的绿光输出中，通常采用Nd:YVO4+KTP的方式来产生，即Nd:YVO4和KTP晶体通过光胶的办法结合到一起，在胶合的晶体镀上膜，使之成为激光振荡的腔镜。这种办法获得绿光的效率较高，已经实现了商业化，但是Nd:YVO4和KTP晶体的胶合一直限制了激光器的成本和工艺的简化。这种包含激光工作物质和倍频材料两种晶体的激光器，结构比较复杂。最理想的获得激光的方式就是晶体本身既是激光晶体，又具有非线性的功能，当晶体的切割方向沿位相匹配的方向切割时，就可以获得自倍频激光输出。从原理上讲，自倍频激光器结构简单，成本低。多年来，人们一直在探索自倍频晶体，希望能获得应用。例如人们首先实现自倍频绿光输出的晶体是Nd:MgO:LiNbO3。但是LiNbO3晶体的泵浦阈值高，自倍频效率很低并且具有光折变效应，不能获得实际应用。NYAB[NdxY1-xAl3(BO3)4]曾经被认为是最有希望的实现绿光掺Nd的自倍频晶体，用LD泵浦NYAB晶体可获得225mW的绿光输出，光光转换效率为14％。但是由于YAB(YAl(BO3)4)和NAB(NdAl(BO3)4)的晶体结构不同，造成NYAB晶体的光学均匀性较差，使生长高质量的NYAB晶体很困难，不能满足商品化的要求。由于Nd:Mg:LiNbO3和NYAB晶体的这些致命缺陷，阻碍了这两种激光自倍频晶体走向实用。新型激光自倍频晶体Nd:YCOB[Nd；YCa4O(BO3)3]和Nd:GdCOB[Nd；GdCa4O(BO3)3]一类晶体的出现给激光自倍频晶体的研究和实用化带来新的希望。由于Nd:YCOB等晶体可以用提拉法生长，较容易得到大尺寸、高质量的单晶。用钛宝石激光器泵浦Nd:GdCOB晶体的自倍频绿光输出功率为225mW；用LD(激光二极管)泵浦Nd:GdCOB晶体的自倍频绿光输出功率为114mW；用LD泵浦Nd:YCOB晶体的自倍频绿光输出功率为245mW.LD泵浦Nd:GdCOB晶体的平平腔激光自倍频绿光输出功率为22mW，LD泵浦Nd:GdCOB晶体微片自倍频绿光激光输出为20mW(切割方向为θ＝90°，β＝46°)。这些结果表明Nd:YCOB和Nd:GdCOB在小功率自倍频方面的应用前景，并有希望获得实际应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种结构简单、使用方便、稳定性好、转换效率高、光束质量好、制备工艺简单、制作成本低、有利于自倍频激光器的应用和产业化的掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器。
本发明采用微片自倍频的形式，即在自倍频晶体上镀上激光振荡的膜系，减少了以前掺钕硼酸钙氧钇晶体自倍频输出需要腔镜的要求，使自倍频激光的实现更加简单，从而简化了小功率激光器的制备工艺，降低了制作成本，有利于自倍频激光器的应用和产业化。
掺钕硼酸钙氧钇晶体简称Nd:YCOB晶体，按本领域惯例，本申请文件中使用上述简称。
一种掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器，以激光二极管(LD)或钛宝石激光器为泵浦源，以Nd:YCOB晶体为激光工作物质；将Nd:YCOB按晶体的位相匹配方向切割成微片，将晶体微片两端面抛光，再镀上介质膜；以泵浦源直接端面泵浦Nd:YCOB晶体微片端面，产生自倍频绿光输出。
所述的Nd:YCOB晶体体具有以下通式：NdxY1-xCa4O(BO3)3，x＝0.001-0.2；晶体具有非线性效应，能够实现自倍频激光输出。
所述的Nd:YCOB晶体切割时的位相匹配方向是Nd:YCOB晶体的自倍频方向，按θ＝90°，β＝35°或θ＝65°，β＝36.5°方向切割。
所述的Nd:YCOB晶体微片的通光面为圆形或方形，通光方向厚度为0.1-10mm。
所述的Nd:YCOB晶体微片两端面的介质膜为：一面镀对波长为811nm光的高透(HT)膜及波长为1061nm光和波长为530.5nm光的高反(HR)膜，另一面镀对波长为1061nm光的高反(HR)膜和波长为530.5nm光的高透(HT)膜。
所述的自倍频绿光波长为0.53μm。
YCOB晶体是一类具有非中心对称的晶体，空间群为Cm，YCOB的晶胞参数：a＝0.8046nm，b＝1.5959nm，c＝0.3517nm，β＝101.19°。在晶体中，Nd离子取代Y离子，由于价态相同，原子半径接近，不会使YCOB晶体的晶格结构出现明显变化。
本发明的优良效果如下：
本发明所述的Nd:YCOB晶体容易制备，且YCOB晶体本身具有非线性效应，所使用的器件是激光与非线性的复合，可以直接制备结构简单、使用方便、小型化的绿光激光器件及整机；产生的绿光激光具有稳定性好、转换效率高、光束质量好的特点。
具体实施方式
在本节结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：一种掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器，以激光二极管(LD)为泵浦源，以Nd:YCOB为激光工作物质；将Nd:YCOB按晶体的位相匹配方向切割成微片，将晶体微片两端面抛光，再镀上介质膜；以泵浦源直接端面泵浦Nd:YCOB晶体微片端面，产生自倍频绿光输出。
所述的Nd:YCOB晶体体具有以下通式：NdxY1-xCa4O(BO3)3，x＝0.001-0.2；晶体具有非线性效应，能够实现自倍频激光输出。
所述的Nd:YCOB晶体切割时的位相匹配方向是Nd:YCOB晶体的自倍频方向，按θ＝90°，β＝35°方向切割。
所述的Nd:YCOB晶体微片的通光面为方形，通光方向厚度为0.1-10mm。
所述的Nd:YCOB晶体微片两端面的介质膜为：一面镀对波长为811nm光的高透(HT)膜及波长为1061nm光和波长为530.5nm光的高反(HR)膜，另一面镀对波长为1061nm光的高反(HR)膜和波长为530.5nm光的高透(HT)膜。
所述的自倍频绿光波长为0.53μm。
实施例2：
一种掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器，泵浦源和激光工作物质与实施例1相同，差别在于，所述的Nd:YCOB晶体切割时按θ＝65°，β＝36.5°方向切割。
实施例3：一种掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器，激光工作物质及切割、镀膜与实施例1或实施例2相同，差别在于，所述的泵浦源为用811nm钛宝石激光器作为泵浦源。
实施例4：一种掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器，泵浦源、激光工作物质及切割、镀膜与实施例1或实施例2或实施例3相同，差别在于，所述的Nd:YCOB晶体微片的通光面为圆形。
Claims (6)
1、一种掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器，其特征在于，以激光二极管(LD)或钛宝石激光器为泵浦源，以Nd:YCOB为激光工作物质；将Nd:YCOB按晶体的位相匹配方向切割成微片，将晶体微片两端面抛光，再镀上介质膜；以泵浦源直接端面泵浦Nd:YCOB晶体微片端面，产生自倍频绿光输出。
2、如权利要求1所述的掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器，其特征在于，所述的Nd:YCOB晶体体具有以下通式：NdxY1-xCa4O(BO3)3，x＝0.001-0.2；晶体具有非线性效应，能够实现自倍频激光输出。
3、如权利要求1所述的掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器，其特征在于，所述的Nd:YCOB晶体切割时的位相匹配方向是Nd:YCOB晶体的自倍频方向，按θ＝90°，β＝35°或θ＝65°，β＝36.5°方向切割。
4、如权利要求1所述的掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器，其特征在于，所述的Nd:YCOB晶体微片的通光面为圆形或方形，通光方向厚度为0.1-10mm。
5、如权利要求1所述的掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器，其特征在于，所述的Nd:YCOB晶体微片两端面的介质膜为：一面镀对波长为811nm光的高透(HT)膜及波长为1061nm光和波长为530.5nm光的高反(HR)膜，另一面镀对波长为1061nm光的高反(HR)膜和波长为530.5nm光的高透(HT)膜。
6、如权利要求1所述的掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器，其特征在于，所述的自倍频绿光波长为0.53μm。
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| CNA2008100140497A CN101237119A (zh) | 2008-01-23 | 2008-01-23 | 掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器 |
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2008
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