[实用新型]基于BaTeMo2O9晶体的全固态拉曼激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种采用BaTeMo₂O₉晶体的全固态拉曼激光器，属于全固态激光器技术领域。

背景技术

利用晶体的非线性光学变频效应是获得新激光波长的重要方法，因此成为光学领域中研究的热点。受激拉曼散射(SRS)属于三阶非线性光学效应，是较早被发现的非线性光学现象之一。以SRS效应为基础实现的激光频率转化具有高功率、高转换效率、波长选择范围广等优点。覆盖真空紫外到近红外波长范围使其在海底通讯、大气监测、激光雷达、环境监控、光刻技术、激光扫描、激光清洁等领域内都有广泛的应用。

1963年，晶体中的SRS效应首次在钻石、冰洲石和硫中发现。(G.Eckhaidt，D.P.Bortfeld，and M.Geller，App1.Phys.Lett.，3，137，1963.)1977年Ammann等人用Nd3+激光器泵浦LiIO₃得到77％的转换效率后，晶体中的SRS效应开始受到人们的广泛关注。(E.O.Ammann and C.D.Decker，J.App1.Phys.，48，1973，1977.)随着高光学质量拉曼晶体的出现，可以通过SRS效应获得一般固体激光器不能得到的波长。与气体和液体拉曼介质相比，固体拉曼介质具有增益高、热传导性好、机械特性好、易于和全固态激光技术相结合等优点。以晶体作为拉曼介质的固体拉曼激光器结构紧凑、效率高、稳定性好，在信息、交通、测量、医疗、国防和工农业等领域都有广泛的应用。例如利用拉曼介质对Nd³⁺的1064nm和1340nm激光进行频率转换，可以分别获得1100nm和1500nm的红外光谱，其中，1500nm波段的光由于视网膜吸收少，被称为人眼安全激光，在激光雷达和自由空间通讯中具有重要的应用。(Y.F.Chen，Opt.Lett.，29，2172，2004.)固体拉曼激光器另一个重要的应用是可以得到黄橙波段的激光，由于目前无法通过激活离子直接跃迁产生黄光，因此，黄光波段的激光比产生其他波段的可见光要困难。利用1064nm调Q激光作为泵浦源，通过SRS产生一阶Stokes激光，再通过倍频可以得到黄橙波段的激光。(H.M.Pask and J.A.Piper，Opt.Commun，148，285，1998.)或者可以直接以532nm绿光作为泵浦原，通过SRS效应获得黄橙波段的激光。(R.P.Mildren，M.Convery，H.M.Pask，and J.A.Piper，Opt.Express，12，785，2004.)该波段在医学、雷达、光谱学、测海学、信息存储和激光导航中具有重要的应用。正是由于具有这些优点，近几年固体拉曼介质及固体拉曼激光器已成为激光材料和器件领域的研究热点。

拉曼晶体是固体拉曼激光的基础材料。理想的拉曼晶体具有以下性质：具有高的拉曼增益系数，高的热导率，高的损伤阈值，易于生长出大尺寸、高质量的单晶，具有宽的透光波段，稳定的物理化学性能，优异的机械性能等。拉曼晶体的性能主要由原子团的性质决定，对于不同的原子团，如[WO₄]，[NO₃]，[VO₄]等，内部振动频率不同、拉曼线宽、散射截面也都不相同。碱土金属对这类晶体的拉曼性能也有影响。

钼酸碲钡BaTeMo₂O₉属于单斜晶系，空间群为P2₁，晶胞参数为a＝5.5407b＝7.4661c＝8.8448β＝90.841°，Z＝2。由休斯敦大学H.S.Ra等于2003年首次合成，并由山东大学晶体材料研究所张卫国等采用助熔剂法首次生长出大尺寸单晶，并对其性能进行了表征(Ra H.S.，Ok K.M.，and Halasyamani P.S.，J.Am.Chem.Soc.125，7764，2003；Zhang W.，Tao X.，Zhang C.，Gao Z.，Zhang Y.，Yu W.，Cheng X.，Liu X.，and Jiang M.，Cryst.Growth Des.，8，304，2008.)。晶体表现出高的损伤阈值、宽的透光波段，适中的机械性能、稳定的物理化学稳定性。作为一种四元钼酸盐化合物，目前尚未有此晶体拉曼性能极其拉曼激光方面的报道。

发明内容