CN1560333A - 实现Gd2(MoO4)3晶体周期性畴反转的方法 - Google Patents
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Abstract
一种实现Gd2(MoO4) 3晶体周期性畴反转的方法，其特征是先将Gd2 (MoO4) 3晶体片沿极化方向(001)方向抛光，将超强超快激光用分波片分成两束激光，通过调节激光束的入射角来改变干涉条纹之间的间距，在飞秒激光的强电场的作用下，实现畴的周期性反转。本发明的关于周期性畴结构的制备工艺简单，易于操作，尺寸准确，成本较低，便于实现快速，规模化生产，此种结构的非线性光学晶体适于高能量的倍频激光输出。
Description
技术领域
本发明与钼酸钆(以下简称Gd2(MoO4)3)晶体有关，特别是一种实现Gd2(MoO4)3晶体周期性畴反转的方法。该晶体的周期性畴反转可用于激光的倍频输出。
背景技术
1962年Bloembergen等人提出准相位匹配(Quasi phase matching，以下简称QPM)理论：通过晶体的非线性极化率的周期性调制(周期性畴反转)来弥补由于折射率色散造成的基波和谐波之间的位相失配，已获得非线性光学效应的增强。用微结构材料代替均匀材料，用QPM实现激光倍频转换效率的增强，在技术上具有很大的吸引力。利用晶体周期性畴反转实现准相位匹配较之双折射相位匹配有一系列主要的优点：
首先由于使用者控制着周期性，它可以选用某一周期来匹配希望的非线性相互作用；
第二，无需使用正交光束偏振，这意味着非线性系数不再局限于非对称d张量元素；
第三，准相位匹配为临界相位匹配不存在正交极化传播光束的双折射感应离散。
另外，还可以在周期极化晶体上设置多种光栅间距和改变晶体的温度可实现简单的调谐。
目前实现Gd2(MoO4)3晶体周期性畴反转的方法有：电子束扫描、离子扩散和外电场诱导等方式。它们的缺点是都不能实现微区(仅能在微米量级以上)的周期性相位匹配，并且准确度不是很高。
三、发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于Gd2(MoO4)3晶体周期性畴反转的方法，以实现纳米级的周期性畴反转。
本发明的基本思想是：在Gd2(MoO4)3单晶沿[001]方向上，通过两束超强超快激光相互干涉形成的干涉条纹的强电场下实现极化率反转，实现畴结构反转，从而形成准相位匹配。
本发明的技术解决方案如下：
一种实现Gd2(MoO4)3晶体周期性畴反转的方法，其特征是先将Gd2(MoO4)3晶体片沿极化方向(001)方向抛光，将超强超快激光用分波片分成两束激光，通过调节激光束的入射角来改变干涉条纹之间的间距，在超强-超快激光的强电场的作用下，实现畴的周期性反转。
本发明实现Gd2(MoO4)3晶体周期性畴反转的方法的具体工艺步骤如下：
<1>先将Gd2(MoO4)3单晶进行定向，垂直于[001]的方向将Gd2(MoO4)3切成一定厚度的单晶片，经抛光(光洁度大于III级)后，通过退火进行单畴化处理，所述的晶体退火温度为870±20℃；
<2>光路调整，将钛宝石飞秒激光通过分光镜，分成两束激光，然后经透镜聚焦，达到9-11J/cm2的能量密度，通过调两束光之间的入射夹角Θ，调整干涉条纹的宽度；
<3>将经<1>处理单晶片置于激光束的焦点处，激光辐照该单晶片，其辐照时间为19-30分钟，即实现了Gd2(MoO4)3晶体周期性畴反转。
所述的飞秒激光为800nm，钛宝石120fs，200kHz激光。
所述的两束光的入射夹角Θ为37.5°。
所述的飞秒激光辐照的时间为24±3分钟。
本发明的技术效果是：
(1)提出了一种用飞秒激光实现Gd2(MoO4)3单晶周期性畴反转的方法，该方法与先前的实现准相位匹配的方法相比，具有操作方便、精密度较高、便于实现自动控制等优点，可以实现纳米级周期性畴反转。
(2)本发明提出用于实现Gd2(MoO4)3单晶周期性畴反转的方法，与先前的方法相比：它可以实现Gd2(MoO4)3单晶片纳米级的周期性畴反转，可以在纳米级实现准相位匹配。可应用于未来的全光路系统中。
附图说明
图1是本发明实现Gd2(MoO4)3晶体周期性畴反转的方法的激光系统示意图。
图中：M-反光镜，1-分光镜， 2，3-凸透镜，4-光程调节器
具体实施方式
图1是本发明实现Gd2(MoO4)3晶体周期性畴反转的方法的激光系统示意图。本发明是利用飞秒激光实现Gd2(MoO4)3单晶周期性畴反转的具体工艺流程如下：
<1>先将Gd2(MoO4)3单晶进行定向，垂直于[001]的方向将Gd2(MoO4)3切成一定厚度的单晶片，经抛光(光洁度大于III级)后，通过退火进行单畴化处理，所述的晶体退火温度为870±20℃；
<2>光路调整，将钛宝石飞秒激光通过分光镜，分成两束激光，然后经透镜聚焦，达到9-11J/cm2的能量密度，通过调两束光之间的入射夹角，调整干涉条纹的宽度；
<3>将经<1>处理单晶片置于激光束的焦点处，激光辐照该单晶片，其辐照时间为19-30分钟，即实现了Gd2(MoO4)3晶体周期性畴反转。
下面给出一个具体实施例：
飞秒激光为800nm，120fs，200kHz钛宝石激光，两束光的入射夹角Θ为37.5°，晶体退火温度为870℃，飞秒激光辐照的时间为24分钟。
Claims (5)
1.一种实现Gd2(MoO4)3晶体周期性畴反转的方法，其特征是先将Gd2(MoO4)3晶体片沿极化方向(001)方向抛光，将超强超快激光用分波片分成两束激光，通过调节激光束的入射角来改变干涉条纹之间的间距，在飞秒激光的强电场的作用下，实现畴的周期性反转。
2.根据权利要求1所述的Gd2(MoO4)3晶体周期性畴反转的方法，其特征是该方法的具体工艺步骤如下：
<1>先将Gd2(MoO4)3单晶进行定向，垂直于[001]的方向将Gd2(MoO4)3切成一定厚度的单晶片，经抛光(光洁度大于III级)后，通过退火进行单畴化处理，所述的晶体退火温度为870±20℃；
<2>光路调整，将钛宝石飞秒激光通过分光镜，分成两束激光，然后经透镜聚焦，达到9-11J/cm2的能量密度，通过调两束光之间的入射夹角，调整干涉条纹的宽度；
<3>将经<1>处理单晶片置于激光束的焦点处，激光辐照该单晶片，其辐照时间为19-30分钟，即实现了Gd2(MoO4)3晶体周期性畴反转。
3根据权利要求2所述的Gd2(MoO4)3晶体周期性畴反转的方法，其特征是所述的飞秒激光为800nm，钛宝石120fs，200kHz激光。
4根据权利要求2所述的Gd2(MoO4)3晶体周期性畴反转的方法，其特征是两束光的入射夹角Θ为37.5°。
5.根据权利要求3所述的Gd2(MoO4)3晶体周期性畴反转的方法，其特征在于所述的飞秒激光辐照的时间为24±3分钟。
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