[发明专利]一种自泵浦光参量振荡基质晶体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种自泵浦光参量振荡基质晶体，该晶体为将稀土掺杂激光晶体与MgO:PPLN非线性光参量振荡晶体合并形成Re:Mg:LN复合晶体，然后将Re:Mg:LN复合晶体进行铁电畴周期性反转处理制成。本发明的周期极化双掺铌酸锂晶体，将激光晶体和非线性晶体合并成一块多功能复合晶体，简化了中红外激光器的光路，减小了中红外激光器的体积，且既具有MgO:PPLN的非线性光参量振荡的作用，又具有稀土激光晶体的发光特性。

技术领域

本发明涉及一种复合多功能晶体材料相关技术领域，具体是一种基于自泵浦光参量振荡的小型化中红外激光器用基质晶体及其制备方法。

背景技术

由于在国防、医疗、工业以及科研工作等领域的重要应用，中红外波段激光已成为国内外激光技术领域的研究热点之一。2.5-5微米波段中红外激光处于大气窗口波段，已经逐渐成为国家安全依赖的主要探测技术手段。(1)红外侦察，(2)红外夜视，(3)红外制导导弹，(5)激光武器。目前军事发达的国家，武器装备多数都已使用了红外系统，至今红外技术的应用已经成为一个国家军事装备现代化的重要标志之一。

一般产生中红外激光的方式主要有稀土离子掺杂晶体的直接发射和非线性频率转化技术。由于稀土元素种类以及各自能级结构等本征特性限制了掺杂晶体直接发射激光波长的种类，因此非线性晶体的频率转化技术是实现中红外激光波段的重要手段。

铌酸锂(LiNbO3，简称，LN)是一种优良的多功能晶体以其具有较大的非线性系数和低廉的价格是制备周期极化铌酸锂的首选材料之一。掺镁铌酸锂晶体(MgO:PPLN)是制备各种高性能大功率变频激光器的关键材料。MgO:PPLN基全固态中红外激光器由半导体激光光源、稀土掺杂激光晶体、MgO:PPLN非线性光参量振荡晶体以及调制谐振腔等部件组成。然而由于激光器组成元件复杂，增加了成本并加大了光路调节难度等缺点，最严重的是增加了激光器的体积，限制了在军事装备中推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自泵浦光参量振荡基质晶体及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自泵浦光参量振荡基质晶体，该晶体为将稀土掺杂激光晶体与MgO:PPLN非线性光参量振荡晶体合并形成Re:Mg:LN复合晶体，然后将Re:Mg:LN复合晶体进行铁电畴周期性反转处理制成。

一种自泵浦光参量振荡基质晶体的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备钕镁双掺铌酸锂多晶料：称量碳酸锂、氧化铌、氧化镁，氧化钕粉体，均匀混合后压块后烧料，获得钕镁双掺铌酸锂多晶料；

S2、晶体生长：取步骤S1中的钕镁双掺铌酸锂多晶料一定量，放置于铂金坩埚中，利用提拉法沿Z轴生长，最终生长出3英寸钕镁双掺铌酸锂晶体；

S3、晶体后处理，包括以下步骤：

S31、原生晶体放置于退火极化炉中，晶体去头尾后两端加铂金电极片，晶体与电极片之间采用多晶料粉体间隔，两端铂金电极片分别连接直流电源正负极；

S32、首先按照10-50℃/h升温速率升温到1100-1210℃，保温10-24小时，然后打开直流电源以每5-10min的间隔增加2-20mA的速度增加两端电压，一直到直流电流到120-300mA为止；

S32、保持两端电压不变开始以10-50℃/h速率降温，当温度降到1000-700℃时缓慢撤掉两端电压，继续降到室温即可获得单畴钕镁双掺铌酸锂晶体；

S33、将单畴钕镁双掺铌酸锂晶体加工为Z切厚度0.5-2mm厚的3英寸晶圆；