[发明专利]一种自调Q激光晶体材料及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种自调Q激光晶体材料及其在调Q脉冲激光领域的应用。

背景技术

高功率、短脉冲和多波长是当今时代激光发展的重要方向之一，在纳秒和亚纳秒范围内具有高功率和高重复率的激光脉冲在科研、军事、工业、医疗等领域具有广泛的应用价值，目前已经应用于激光测距、遥感、微机械加工、非线性光学、微型手术、污染监控、高速全息照相等领域。采用调Q方式是获得高峰值功率的有效方法，它的基本原理是周期性的调制激光谐振腔内的阈值，把激光全部能量压缩到宽度极窄的脉冲中发射，从而获得一个脉宽为纳秒级的激光巨脉冲。这里的Q是指激光谐振腔的品质因数，即Q＝2π(谐振腔内储存的能量)/(每振荡周期损耗的能量)。调Q方法主要包括电光调Q技术、可饱和吸收染料调Q技术以及声光调Q技术等。传统的调Q脉冲激光器件如图1所示，即谐振腔1至少需要两种调Q材料，一种是激光材料2，如Nd:YAG或Nd:YVO₃等，能够产生1064nm的激光输出；另外一种是调Q材料3，如电光晶体、声光晶体或可饱和吸收染料等，可对入射的激光进行Q调制。因而整个系统体积庞大、设计难度大，价格较高。如果某种材料兼具以上两种功能，即对自身产生的激光进行Q调制，从而产生自调Q脉冲激光输出(自调Q激光材料)，则可将整个系统的复杂性大大降低。Na₃La₉B₈O₂₇类晶体，即硼酸镧钠(简称NLBO)是一种新型的非线性光学晶体，其晶体结构分别被中法两国学者独立报道，该硼酸镧钠非线性光学晶体属于六方晶系，P62m空间群(张国春，新型非线性光学晶体及激光非线性复合功能晶体的探索。博士学位论文，中国科学技术大学，2001；P.Gravereau，J.P.Chaminade，S.Pechev，V.Nikolov，D.Ivanova，P.Peshev.Solid StateSci.4(2002)993.)。采用助熔剂法可以生长出较大尺寸的单晶，其折射率、透过光谱等基本光学性质(Y.G..Li，Y.C.Wu，G..C.Zhang，et al.J.Cryst.Growth.292(2006)468)结果表明它可作为非线性光学材料-倍频材料使用。2007年，R.Balda等人报道钕掺杂的NLBO晶体的生长和光谱性质(R.Balda，V.Jubera，C.Frayret，et al.Opt.Mater.30(2007)122)。最近较大尺寸NLBO晶体的生长也取得突破，进一步表明其倍频转换效率为同等条件下LBO晶体的2.7倍，是一种具有较大应用前景的倍频或自倍频晶体(Jianxiu Zhang，Guiling Wang，Zuoliang Liu，et al.Opt.Express.18(2010)237)。最近我们发现它又是一种性能优良的电光晶体，只有一个电光系数γ₂₂，该电光系数的测量值为γ₂₂＝2.3pm/V。因此它可用于制作电光调Q器件。实验证实，该晶体掺入稀土离子后即可通过泵浦产生激光，又具有电光调制性能，所以掺杂稀土离子的Na₃La₉B₈O₂₇类晶体可以实现对自身所产生的激光进行Q调制的功能，是一种性能优良的自调Q晶体。

发明内容

本发明目的在于针对已有的调Q激光器的不足之处，提供一种自调Q激光晶体材料，该材料兼具激光产生以及电光调制的作用。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的自调Q激光晶体，其化学式为Na₃La_9-xRE_xB₈O₂₇，其中，0＜x＜9，RE为Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺，Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺和Yb³⁺稀土离子中的一种或两种。

本发明提供的自调Q激光晶体属D_3h-62m点群，其线性电光系数矩阵为只有一个电光系数γ₂₂，且该电光系数γ₂₂＝2.3pm/V。

本发明提供的自调Q激光晶体可用于制作自调Q脉冲激光器件。

其在制作自调Q激光器件时，沿该自调Q激光晶体物理学X方向、物理学Y方向和物理学Z方向切割晶体；