[发明专利]Re3+,Cr5+:LnVO4自调制激光晶体及制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及具有锆英石结构的Re³⁺，Cr⁵⁺:LnVO₄(Re＝Nd或Yb；Ln＝Gd，Lu，或Y)晶体、用该晶体做成的自调Q器件以及使用该类晶体对端面或侧面泵浦产生自调制的脉冲激光的方法。属于晶体生长及激光器件技术领域。

背景技术

目前随着人们对高功率激光的需求的增加，作为一种获得高功率短脉冲激光的有效方法，调Q技术已经得到了广泛的应用。调Q方式有主动和被动两种。主动调Q有声光、电光调Q等，这两种方式的激光器件体积庞大，价格也比较高，不适应激光器的小型化的要求。采用被动调Q方式获得脉冲激光比较方便，是目前应用较广的一种方法。被动调Q又包含用激光晶体泵浦饱和吸收片的调Q方式和集激光晶体和饱和吸收片于一身的自调Q方式。由于自调Q方式具有体积小、结构简单和低损耗等优点，逐渐成为人们研究的热点。目前研究较多的自调Q材料主要是Re³⁺，Cr⁴⁺:YAG(Re＝Nd或Yb)晶体。由于Cr离子最稳定的价态为+3价，Cr³⁺离子的形式取代晶体中的Al的格位，要形成Cr⁴⁺离子，晶体中要掺入其他离子，如Ca²⁺，Mg²⁺等进行补偿；并且由于Re³⁺∶YAG(Re＝Nd或Yb)晶体的吸收带较窄，吸收截面较小，在泵浦时需要严格控制泵浦源的发射波长和用较大尺寸或较高掺杂浓度的晶体，这样才可获得Re³⁺，Cr⁴⁺:YAG(Re＝Nd或Yb)脉冲激光。鉴于Re³⁺:LnVO₄(Ln＝Gd，Lu，或Y)相对于Re³⁺:YAG宽的吸收带和大的吸收截面，以及Cr⁵⁺离子与V⁵⁺离子相同的价态和相似的离子半径，以Re³⁺，Cr⁵⁺:LnVO₄(Re＝Nd或Yb；Ln＝Gd，Lu，或Y)作为新型自调Q晶体可以克服上述Re³⁺，Cr⁴⁺:YAG(Re＝Nd或Yb)在制备和应用遇到的困难。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种自调Q材料Re³⁺，Cr⁵⁺:LnVO₄(Re＝Nd或Yb；Ln＝Gd，Lu，或Y)晶体。

本发明还提供Re³⁺，Cr⁵⁺:LnVO₄晶体激光自调Q器件。

本发明的另一任务还提供Re³⁺，Cr⁵⁺:LnVO₄晶体作为自调Q材料产生脉冲激光的方法。

发明概述

本发明的关键技术在于在LnVO₄(Ln＝Gd，Lu，或Y)晶体中同时存在Re³⁺(Re＝Nd或Yb)离子和Cr⁵⁺离子，并利用Cr⁵⁺离子的饱和吸收性及其在900-1300nm波段的吸收对Re³⁺在1μm附近发射的激光进行调制，实现自调Q脉冲激光。

术语解释

Re³⁺，Cr⁴⁺:YAG是钕(或镱)和四价铬双掺钇铝石榴石晶体的简称；

Re³⁺:YAG(Re＝Nd或Yb)是钕(或镱)掺杂钇铝石榴石晶体的简称；

Re³⁺:LnVO₄是(Re＝Nd或Yb)是钕(或镱)掺杂钒酸盐的简称；

Re³⁺，Cr⁵⁺:LnVO₄是钕(或镱)和四价铬双掺钒酸盐晶体的简称。

按本领域惯例，本申请文件中使用上述简称。

发明详述

一、Re³⁺，Cr⁵⁺:LnVO₄晶体

本发明的Re³⁺，Cr⁵⁺:LnVO₄(Re＝Nd或Yb；Ln＝Gd，Lu，或Y)晶体具有以下通式：