[发明专利]一种石墨烯量子点掺杂氧化镓晶体固体激光器

权利要求书

1.一种石墨烯量子点掺杂氧化镓晶体固体激光器，其特征在于：包括金属热沉(7)、谐振腔(8)、侧面LD泵浦源(10)以及依次设置的端面LD泵浦源(1)、耦合单元(2)、输入镜(3)、增益介质(4)、声光晶体(5)、输出镜(6)；所述端面LD泵浦源(1)、耦合单元(2)、输入镜(3)、增益介质(4)、声光晶体(5)、输出镜(6)依次连接，所述金属热沉(7)环设于增益介质(4)外侧壁上，所述输入镜(3)、增益介质(4)、声光晶体(5)、输出镜(6)设置于谐振腔(8)内；所述侧面LD泵浦源(10)设置于增益介质(4)侧面；所述声光晶体(5)为石墨烯量子点掺杂氧化镓晶体材料；所述石墨烯量子点掺杂氧化镓晶体材料包括β-Ga₂O₃基质材料，以及掺杂质量分数0.005％～0.03％的石墨烯量子点。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯量子点掺杂氧化镓晶体固体激光器，其特征在于：所述耦合单元(2)为聚焦光器件。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯量子点掺杂氧化镓晶体固体激光器，其特征在于：所述增益介质(4)靠近输入镜(3)的一端表面镀有对808nm增透和对1064nm高反的双色膜。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯量子点掺杂氧化镓晶体固体激光器，其特征在于：所述增益介质(4)靠近输出镜(6)的一端表面镀有对1064nm波段的增透膜。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯量子点掺杂氧化镓晶体固体激光器，其特征在于：还包括水冷装置(9)，所述水冷装置(9)设置于金属热沉(7)外表面。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯量子点掺杂氧化镓晶体固体激光器，其特征在于：石墨烯量子点的掺杂质量分数为0.01％～0.02％，优选地，石墨烯量子点的掺杂质量分数为0.02％。

7.根据权利要求1所述的一种石墨烯量子点掺杂氧化镓晶体固体激光器，其特征在于：所述的石墨烯量子点掺杂氧化镓晶体材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将丙醇锆溶解于其5～10倍质量的乙醇中，搅拌下加入体积比为3:2的乙酰丙酮/水混合溶剂，室温下静置老化2～3天，制得涂层凝胶，所述乙醇和乙酰丙酮/水混合溶剂的体积比为25～40:1；

步骤2：将石墨烯量子点加入步骤1所得涂层凝胶中，搅拌均匀后，60℃干燥8～24h；

步骤3：重复步骤2 3～5次，500℃下烘烤30min，制得氧化锆涂层涂覆的石墨烯量子点；

步骤4：将步骤3所得氧化锆涂层涂覆的石墨烯量子点、纯度大于99.999％的氧化镓粉末加入乙醇中，超声分散均匀，蒸除溶剂，成型，烧结，得到石墨烯量子点掺杂陶瓷靶，所述石墨烯量子点质量为氧化镓粉末质量的0.005％～0.03％；

步骤5：将烧结好的石墨烯量子点掺杂陶瓷靶放入生长炉的铱金坩埚中，以纯的β-Ga₂O₃晶体作为生长用的籽晶，生长方向平行于(100)解理面；

步骤6：生长炉抽低真空至炉压<10Pa后，充入Ar气，1380～1420℃加热并恒温0.5～0.8h，再充入CO₂气体，继续升温至1800～1900℃，使多晶陶瓷原料完全熔化并沿模具狭缝上升至模具顶端，恒温；

步骤7：将籽晶浸入模具上端熔体，待籽晶与熔体充分熔接后，依次进行引晶缩颈、放肩、等径生长的晶体生长过程；

步骤8：晶体生长结束后，脱模、退火冷却，即得。

8.根据权利要求1所述的一种石墨烯量子点掺杂氧化镓晶体固体激光器，其特征在于：步骤1中丙醇锆与乙醇的质量比为1:8，乙醇和乙酰丙酮/水混合溶剂的体积比为30:1。