[发明专利]一种具有超宽发射光谱带宽的掺镱硅酸钆镧飞秒激光晶体

说明书

本发明公开了一种具有超宽发射光谱带宽的掺镱硅酸钆镧飞秒激光晶体，属于功能激光晶体材料技术领域。本发明的一种具有超宽发射光谱带宽的掺镱硅酸钆镧飞秒激光晶体，该晶体的化学式为Yb³⁺:(GdLa)₂SiO₅，分子式为Yb_xGd_2‑x‑yLa_ySiO₅，其中0x1，0y1，简写为Yb:GLSO；所述晶体具有较低的晶体结构对称性、存在两种配位方式不同的稀土离子格位以及由于引入镧离子所造成的结构无序性，使得该晶体具有非常宽的发射光谱带宽，因此有利于采用锁模的方式实现全固态飞秒脉冲激光输出。

技术领域

本发明涉及功能激光晶体材料技术领域，更具体地说是一种具有超宽发射光谱带宽的掺镱硅酸钆镧飞秒激光晶体。

背景技术

在当前所有能够实现LD泵浦全固态飞秒激光输出的超快激光晶体中，以掺杂Yb³⁺的激光晶体材料备受关注。因为Yb³⁺的能级结构简单，只有两个电子态(基态²F_7/2和激发态²F_5/2)，上下能级分裂形成准三能级结构，所以掺杂Yb³⁺离子的激光运转属于准三能级系统，避免了上转换、激发态吸收和浓度猝灭等；其次可以实现零线泵浦，量子损耗非常低，而且掺杂Yb³⁺的激光晶体上能级寿命比掺杂Nd³⁺的晶体要长，一般为1-2个毫秒，这就意味着饱和能流大，可以支持产生高功率激光和很宽的荧光光谱，支持超短脉冲产生；此外，掺杂Yb³⁺激光晶体的吸收波长与半导体激光器输出波长能很好的匹配，可以直接采用半导体激光器泵浦。法国科学家F.Druon进一步提出高性能的飞秒激光晶体材料需要满足两个基本要求：其一为宽的发射谱带宽(利于实现超短脉冲)，其二为高的热导率(用于承受高功率LD泵浦)，因此对于高光学均匀性的晶体的研究是当前光学乃至物理学和信息科学领域最活跃的研究前沿和重点竞争领域之一，对于全固态飞秒激光脉冲宽度的极限的不断被突破，激光脉冲的峰值功率不断被提高，且飞秒激光器的体积、稳定性、激光效率均有明显的提升。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中钛宝石晶体的吸收峰位于可见波段，一般只能采用氩离子激光器(波长515nm)或Nd³⁺掺杂固体激光器倍频得到的绿光(532nm)作为泵浦源，致使激光器的结构复杂、体积庞大，本发明提出了一种具有超宽发射光谱带宽的掺镱硅酸钆镧飞秒激光晶体，由于镧离子的引入，造成了更大的体系无序性，由体系无序性所造成的光谱非均匀性展宽会使得发射光谱带宽进一步宽化，因此能够直接采用LD泵浦实现飞秒激光输出，具有结构紧凑、效率高、稳定性好等优点。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种具有超宽发射光谱带宽的掺镱硅酸钆镧飞秒激光晶体，所述晶体的化学式为Yb³⁺:(GdLa)₂SiO₅，分子式为Yb_xGd_2-x-yLa_ySiO₅，其中0x1，0y1，简写为Yb:GLSO，与硅酸钆晶体相比，硅酸钆镧晶体中由于镧离子的引入，造成了更大的体系无序性，由体系无序性所造成的光谱非均匀性展宽会使得发射光谱带宽进一步宽化，因而硅酸钆镧比硅酸钆晶体具有更宽的发射光谱带宽，有望实现更短的脉冲激光输出。