光晶体4的左侧通光端面上镀有971-981nm增透膜及对1040-1080nm和520-540nm光高反膜，所述自倍频激光晶体4的右侧通光端面上镀有对971-981nm光和1040-1080nm光高反、520-540nm 增透膜。
[0094]所述掺镱晶体的I类相位匹配的切割角为(θ，φ)，θ的取值为36.0°，Φ的取值为36.0°，所述掺镱晶体的II类相位匹配的切割角为(Θ1，φ I)，Θ1的取值为56.0°，Φ1的取值为O。;所述掺镱晶体的两个通光端面抛光后镀有971-981nm、1040-1080nm、520-540nm增透膜。
[0095]所述谐振腔入射镜3镀有对971-981nm光高透、对1040-1080nm和520-540nm光高反的介质膜;谐振腔输出镜5镀有对971-981nm光和1040-1080nm光高反、对520-540nm光高透的介质膜。
[0096]所述半导体激光栗浦源I为中心波长976nm的光纤耦合输出半导体激光器。
[0097]本实施例所述自倍频绿光激光器的结构示意图如图3所示。
[0098]实施例6
[0099]根据实施例5所述的一种可调谐的掺镱自倍频绿光激光器，其区别在于，所述自倍频绿光激光器还包括聚焦系统2，所述聚焦系统2设置在所述半导体激光栗浦源I及所述谐振腔入射镜3之间，自倍频激光晶体4安放在所述聚焦系统2的焦点处。用来提高半导体激光栗浦源I发射的栗浦激光与谐振腔激光的模式匹配度。
[0100]所述谐振腔入射镜3镀与所述自倍频激光晶体4是彼此独立的，所述自倍频激光晶体4与谐振腔输出镜5也是彼此独立的。本实施例所述自倍频绿光激光器的结构示意图如图4所示。
[0101]本实施例所述可调谐掺镱自倍频绿光激光器的输出功率示意图如图5所示，当半导体激光栗浦源I的输出功率为4.99W时，所述掺镱晶体第I类相位匹配方向得到的自倍频绿光输出功率为37.1mW，第II类相位匹配方向得到的自倍频绿光输出功率为12.7mW，到目前为止，在所有提拉法生长的Yb晶体中这是最高的自倍频绿光输出。
[0102]本实施例所述可调谐掺镱自倍频绿光激光器的输出波长随功率的变化示意图如图6所示，
[0103]在保持所述掺镱晶体温度为10°C的条件下，随着栗浦功率的增加，自倍频绿光的输出波长从526nm变化到532nm。这种可调谐的可见激光光源可用于医疗诊断、光学数据存储、化学分析、激光显示等领域。
[0104]本实施例所述可调谐掺镱自倍频绿光激光器在栗浦功率为4.97W时输出激光的光谱图如图7所示，此时中心波长位于530.I Inm0
[0105]实施例7
[0106]根据实施例5或6所述的一种可调谐的掺镱自倍频绿光激光器，其区别在于，所述自倍频激光晶体为实施例2所述镱晶体，其切割角沿1060nm的倍频相位匹配方向，所述掺镱晶体的I类相位匹配的切割角为(Θ2，Φ2)，Θ2 = 38.5°，Φ 2 = 30.0°，所述掺镱晶体的II类相位匹配的切割角为(Θ3，Φ3)，Θ3 = 61.0°，Φ3 = 0°。
[0107]实施例8
[0108]根据实施例6所述的一种可调谐的掺镱自倍频绿光激光器，其区别在于，所述自倍频激光晶体4与所述谐振腔输出镜5之间设置有石英双折射调谐片6。本实施例所述自倍频绿光激光器的结构示意图如图8所示。
[0109]实施例9
[0110]根据实施例5所述的一种可调谐的掺镱自倍频绿光激光器，其区别在于，所述自倍频绿光激光器还包括聚焦系统2，所述聚焦系统2设置在所述半导体激光栗浦源I及所述谐振腔入射镜3之间，自倍频激光晶体安放在所述聚焦系统2的焦点处。
[0111]本实施例所述自倍频绿光激光器的结构示意图如图9所示。
【主权项】
1.一种掺镱晶体，其特征在于，所述掺镱晶体的分子式为Ca3-3xYb3xRGa3Si20i4，R为Nb离子或Ta离子，Yb离子的掺杂浓度为0.l_50at.%。2.根据权利要求1所述的一种掺镱晶体，其特征在于，Yb离子的掺杂浓度为0.5-15at.% ο3.根据权利要求1所述的一种掺镱晶体，其特征在于，所述掺镱晶体为Ca3-SxYb3xNbGa3Si2Ow 晶体或 Ca3-SxYb3xTaGa3Si2Ow 晶体，所述 Ca3-SxYb3xNbGa3Si2Ow 晶体的 I 类相位匹配的切割角为(θ，Φ )，θ的取值范围为31.0°— 41.0°，Φ的取值范围为25.0° — 35.0°，所述Ca3-3xYb3xNbGa3Si2014晶体的II类相位匹配的切割角为(Θ1，φ 1)，Θ1的取值范围为50.0°—60.0°，Φ I的取值范围为(-5)°-5° Jy^iCa3-SxYb3xTaGa3Si2Ow晶体的I类相位匹配的切割角为(Θ2，Φ 2)，Θ2的取值范围为30.5° — 40.5°，Φ 2的取值范围为25.0°-35.0°，所述Ca3-SxYb3xTaGa3Si2O14晶体的II类相位匹配的切割角为(Θ3，Φ 3)，Θ3的取值范围为56.0° —66.0°，Φ 3的取值范围为(-5)。-5° ο4.权利要求1-3任一所述的一种掺镱晶体的生长过程，其特征在于，具体步骤包括: (1)采用CaC03、R205、Ga203、Si02和 Yb2O3 作为原料，按照分子式 Cah3xYb3xRGa3Si2Ow 的化学计量比进行配料，R为Nb离子或Ta离子； (2)在步骤(I)得到的原料中加入Ga203，每10g原料加入0.l-:L0gGa203;进一步优选的，每10g原料加入0.35g Ga2O3; (3)将步骤(2)得到的加入Ga2O3后的原料进行研磨； (4)混料12-36小时； (5)将步骤(4)得到的原料压结成块； (6)在1100-1250°C的温度下烧结5-30小时，充分反应后合成多晶料;进一步优选的，在1150 °C的温度下烧结20个小时。 (7)将步骤(6)得到的多晶料放在单晶炉内进行生长，生长至所需要的尺寸后，将晶体提离液面，采用分阶段降温方法降至室温后将晶体取出。5.—种可调谐的掺镱自倍频绿光激光器，其特征在于，包括从左至右依次沿光路安放的半导体激光栗浦源、谐振腔入射镜、自倍频激光晶体及谐振腔输出镜，所述自倍频激光晶体为权利要求1所述掺镱晶体，所述自倍频激光晶体在通光方向的长度为0.l_30mm，所述自倍频激光晶体的切割方向为所发射530nm激光的倍频相位匹配方向。6.根据权利要求5所述的一种可调谐的掺镱自倍频绿光激光器，其特征在于，所述自倍频激光晶体在通光方向的长度为0.2-20mm，所述自倍频激光晶体均为长方体或柱状。7.根据权利要求5所述的一种可调谐的掺镱自倍频绿光激光器，其特征在于，所述自倍频激光晶体的两个通光端面抛光后镀有971-981nm、1040-1080nm、520-540nm增透膜。8.根据权利要求5所述的一种可调谐的掺镱自倍频绿光激光器，其特征在于，所述谐振腔输入镜与所述输出镜均镀到所述自倍频激光晶体上，所述自倍频激光晶体的左侧通光端面上镀有971-981nm增透膜及对1040-1080nm和520-540nm光高反膜，所述自倍频激光晶体的右侧通光端面上镀有对971-981nm光和1040-1080nm光高反、520-540nm增透膜。9.根据权利要求5或8所述的一种可调谐的掺镱自倍频绿光激光器，其特征在于，所述自倍频绿光激光器还包括聚焦系统，所述聚焦系统设置在所述半导体激光栗浦源及所述谐振腔入射镜之间，所述自倍频激光晶体安放在所述聚焦系统的焦点处。10.根据权利要求5所述的一种可调谐的掺镱自倍频绿光激光器，其特征在于，所述谐振腔入射镜镀有对971-981nm光高透、对1040-1080nm和520-540nm光高反的介质膜;谐振腔输出镜镀有对971-981nm光和1040-1080nm光高反、对520-540nm光高透的介质膜。
【专利摘要】本发明涉及一种掺镱晶体及其生长方法和应用，所述掺镱晶体的分子式为Ca3-3xYb3xRGa3Si2O14，R为Nb离子或Ta离子，Yb离子的掺杂浓度为0.1–50at.％。上述掺镱晶体同时具有激光发射和非线性光学效应，是一类性能优良的自倍频激光晶体。与激光晶体、非线性光学晶体两者组合而成的激光器相比，由上述掺镱晶体制成的自倍频绿光激光器体积更小，结构更加紧凑，生产成本大大降低，同时也简化了加工和装配环节，提高了生产效率。
【IPC分类】C30B28/02, G02F1/355, C30B29/34, C30B15/00
【公开号】CN105603529
【申请号】CN201610172941
【发明人】王正平, 张栩朝, 郭世义, 于法鹏, 许心光, 赵显
【申请人】山东大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月24日