用电子束蒸发技术在晶体表面沉积一层30nm厚度的镱膜，如图2中镱扩散层2所示，接着将晶体放在石英管式炉中，在有氧环境下对镱膜进行高温扩散处理，扩散温度为1100摄氏度，扩散时间为25小时。
[0040]步骤3中，将扩散好的晶体放入离子溅射镀膜机中，在晶体表面镀上一层金属保护膜作为掩膜，接着用光刻技术刻出波导部分，如图2中质子交换波导通道3所示。
[0041]步骤4中，质子交换过程包括如下步骤:
[0042]步骤4-1，将苯甲酸粉末和Yb: LiNbO3晶体放入试管中，并将试管放入玻璃容器中，把玻璃容器密封起来放进交换炉的恒温区；
[0043]步骤4-2，通过温控仪控制炉内温度，温度控制精度为± I °C，加热升温到200摄氏度，经过一定的恒温时间让晶片充分预热后，通过一定的转动装置转动玻璃管使苯甲酸浸没晶片，开始交换，依次持续120分钟质子交换后，再转动玻璃管使晶片从质子源中脱离出来，取出晶片；步骤4-3，待冷却到接近室温后，再用无水乙醇超声清洗表面，清除残留的苯甲酸。
[0044]步骤4中，退火过程包括如下步骤:
[0045]步骤4-4，将交换好的Yb: 1^他03波导片清洗干净，放入石英夹具上，送至退火炉的恒温区；步骤4-5，往退火炉中通入氧气，防止波导表面氧化物分解，同时尽可能较快的将温度升温到370摄氏度并恒定温度，设定退火时间为180分钟；
[0046]步骤4-6，退火结束后，缓慢的将石英夹具从退火炉的恒温区拉出，取下波导基片。
[0047]步骤5中，反质子交换包括如下步骤:
[0048]步骤5-1，将摩尔 mo I 浓度比为 37.5:44.5:18.0 的 KN03:NaN03:LiNb03 混合熔液和退火质子交换后波导分别放入U型试管两端，把U型试管密封起来放进交换炉的恒温区；
[0049]步骤5-2，通过温控仪控制炉内温度，温度控制精度为± I °C，加热升温到300摄氏度，经过一定的恒温时间让波导充分预热后，通过转动U型玻璃管使混合溶液浸没波导片，开始交换，依次持续12小时反质子交换后，再转动U型玻璃管使波导片从混合熔液中脱离出来，取出波导片；
[0050]步骤5-3，待冷却到接近室温后，再用无水乙醇超声清洗表面，清除残留的混合溶液。
[0051]步骤6中，在抛光端面镀激光谐振腔膜，如图2中激光谐振腔输入端镀膜4、激光谐振腔输出端镀膜5所示，在光进入方向的一端镀上918nm的增透膜和1061nm的高反膜，在光输出方向的一端镀上1061nm的增透膜和918nm的高反膜，形成波导激光器件。
[0052]实际使用中，为了得到波导激光输出:可用钛宝石激光器产生中心波长为918nm连续泵浦光，如图2中泵浦光6所述，泵浦Yb = LiNbO3波导，从而产生稳定的1061nm波导激光输出，如图2中波导激光7所示。
[0053]本发明利用波导作为激光器的增益介质，减小激光谐振腔的体积，增大了谐振腔内的光功率密度，从而实现了较低阈值的激光输出。同时采用质子交换法制备波导激光器，减小了光折变损伤，产生了稳定的连续波激光输出，进一步采用反质子交换工艺，实现了波导中H+重新与混合溶液中Li +进行了交换，降低了波导表面折射率，这样波导被掩埋于表面之下，与一般的退火质子交换波导相比，反质子交换波导由于掩埋于表面之下，从而有效地减小了波导表面散射，进而降低了波导传输损耗。另一方面，由于掩埋型波导折射率分布的对称性，因此918nm和1061nm波长模场分布较非掩埋波导对称性更好，模场重叠因子更大，因而具有较高转换效率。此外，通过在波导两端镀激光谐振腔膜，减小了激光器元器件的数量，降低了激光器的尺寸和成本，提高激光器的集成度。
[0054]以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
【主权项】
1.一种波导激光器的制备方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤I，选择形状为长方体的LiNbO3晶体，对LiNbO 3晶体的上表面和其中两个相对的侧面进行抛光，并清洗抛光后的上表面和两个相对的侧面； 步骤2，在清洗后的LiNbO3晶体上表面蒸发一层镱膜，并对镱膜进行扩散处理，得到Yb = LiNbO3晶体； 步骤3，在镱膜的中间预留3-5mm的通道，该通道与步骤I所述两个相对的侧面垂直，且通道的两端分别延至上表面的两端，在通道两侧镀一层金属保护膜，对预留的通道刻出波寸； 步骤4，在步骤3的基础上对Yb:LiNbO-aB体进行质子交换和退火处理，得到光波导； 步骤5，对光波导进行反质子交换，得到掩埋质子交换波导； 步骤6，在掩埋质子交换波导的两个相对侧面镀激光谐振腔膜，得到波导激光器。
2.如权利要求1所述波导激光器的制备方法，其特征在于:步骤2所述镱膜的厚度为30nmo
3.如权利要求1所述波导激光器的制备方法，其特征在于:步骤2所述扩散处理过程中，将镱膜在1100-1300摄氏度的温度下进行15-25个小时的扩散处理。
4.如权利要求1所述波导激光器的制备方法，其特征在于:步骤3所述金属保护膜为金属销保护月吴。
5.如权利要求1所述波导激光器的制备方法，其特征在于:步骤4所述质子交换过程中，将质子源和Yb = LiNbO3晶体加热到200摄氏度后，进行120分钟的质子交换。
6.如权利要求1所述波导激光器的制备方法，其特征在于:步骤4所述退火处理过程中，将质子交换后的Yb = LiNbO3晶体放在退火炉中，在370摄氏度下维持180分钟的退火。
7.如权利要求1所述波导激光器的制备方法，其特征在于:步骤5所述反质子交换过程中，将光波导浸没于摩尔浓度比为37.5:44.5:18.0的KN03:NaN03:LiNb03混合熔液中，在350摄氏度下持续12个小时的反质子交换。
8.如权利要求1所述波导激光器的制备方法，其特征在于:步骤6所述在掩埋质子交换波导的两个相对侧面镀激光谐振腔膜具体为:其中一个侧面镀918nm的增透膜和1061nm的高反膜，另一个侧面镀镀1061nm的增透膜和918nm的高反膜。
【专利摘要】本发明公开了一种波导激光器的制备方法，包括如下步骤：对晶体进行抛光，并清洗抛光后晶体的表面；在晶体表面蒸发一层镱膜，并高温扩散处理；在晶体表面镀一层金属保护膜，光刻刻出波导；对晶体进行质子交换，退火处理，形成光波导；对光波导进行反质子交换，形成掩埋质子交换波导；对掩埋质子交换波导两端镀激光谐振腔膜，形成波导激光器。本发明波导激光器的制备方法，采用质子交换的方法制备波导激光器，降低了光折变损伤，从而使波导激光器产生稳定的连续波激光振荡，进一步利用反质子交换工艺，提高了波长转换效率。
【IPC分类】H01S3-08, H01S3-16
【公开号】CN104852271
【申请号】CN201510290351
【发明人】常建华, 唐安庆, 郭跃, 桂诗信, 严娜
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月29日