[发明专利]层状VO2激光脉冲调制器件及应用

说明书

技术领域

本发明涉及激光器件技术领域，特别涉及层状VO₂激光脉冲调制器件及其在全固态脉冲激光器中的应用。

背景技术

激光器被誉为20世纪最伟大的发明之一，发展至今已形成一个巨大的产业，影响了或正在影响国民经济的众多领域。脉冲激光由于峰值功率高、能量大、作用时间短等优势，是长期以来激光发展的重要方向。实现脉冲激光的重要技术有两类：主动调制和被动调制。其中被动调制器件由于操作简单、结构紧凑等优势，在脉冲激光中扮演着越来越重要的角色。目前常用的可饱和吸收材料主要有铬掺杂钇铝石榴石(Cr⁴⁺:Y₃Al₅O₁₂)和半导体可饱和吸收体，如：SESAM和GaAs。这两种被动调制器件具有以下缺点：制作工艺非常复杂；对波长调制范围特别敏感，对于不同的波长其吸收相差很大，甚至不吸收；体积相对较大，不利于微纳米器件的集成。这些缺点给其应用带来了诸多不便。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种层状VO₂脉冲调制器件及其在全固态激光中的应用。

术语说明：

层状VO₂，是指三维层状结构的二氧化钒薄膜。

本发明的技术方案如下：

一种层状VO₂脉冲调制器件，包括衬底和沉积在衬底上面的VO₂材料，衬底选自氟化镁衬底、石英衬底、蓝宝石衬底或者对所用激光透过的其它晶体或陶瓷材料衬底；VO₂材料厚度为10-200纳米，采用气相沉积、磁控溅射和脉冲激光沉积在所述衬底上。

根据本发明优选的，所述衬底为多晶石英片或氟化镁，厚度为1-2mm。

根据本发明优选的，所述沉积在衬底上面的VO₂材料厚度为20-70纳米。进一步优选40-60纳米。

根据本发明优选的，在衬底上未载有VO₂的一面镀有利于激光振荡的增透介质膜。该介质膜可以根据应用时的要求，改变振荡光的反射率，克服不镀膜时反射率不可变等因素带来的缺点，有利于脉冲激光器的设计。所述增透指对特定波长的光透过率≥98％。

所述的VO₂脉冲调制器件可以加工成本领域公知的任意形状，优选的，所述的VO₂脉冲调制器件是矩形或圆形。矩形尺寸优选1.5-3×2，单位cm，圆形直径为1.5-3cm。

本发明的VO₂脉冲调制器件的制备方法按现有技术即可。VO₂脉冲调制器件的制备包括如下步骤：

(1)按现有技术采用脉冲激光沉积在衬底上沉积VO₂材料；任选地还包括以下步骤：

(2)在衬底上未载有VO₂的一面镀以有利于激光振荡的介质膜。

本发明的VO₂脉冲调制器件的应用,用于对近红外的激光进行脉冲调制，包括调Q和锁模。可产生脉冲激光。

特别优选的，层状VO₂脉冲调制器件的应用，用于全固态激光用脉冲调制激光器。

一种基于VO₂的全固态激光用脉冲调制激光器，包括泵浦源，前腔镜，激光增益介质，VO₂调制器件，输出镜。所述的前腔镜和输出镜组成谐振腔，前腔镜镀以对激光波段高反射介质膜，输出镜镀以对激光波段部分反射介质膜。将所述的VO₂调制器件放于全固态激光器的谐振腔内，制成调Q器件或锁模器件的激光器。

根据上述的全固态激光用脉冲调制激光器，所述的激光增益介质是半导体、激光晶体、激光陶瓷或者激光玻璃等所有能产生激光增益的介质，加工成圆柱体或者长方体，其端面镀以有利于泵浦光的吸收和激光振荡的介质膜，也可以只是精抛光不镀膜。优选的，所述的激光增益介质是钕掺杂钇铝石榴石(Nd:Y₃Al₅O₁₂，简称：Nd:YAG)晶体或陶瓷,钕掺杂钒酸钇(简称：Nd:YVO₄)晶体和钛宝石(简称：Ti:Al₂O₃)晶体，其掺杂浓度为本行业熟知。

根据上述的全固态激光用脉冲调制激光器，所述的泵浦源为半导体激光二极管(LD)或氙灯等能提供泵浦能量的光源。泵浦方式为端面泵浦或侧面泵浦。