激光棒端接Cr⁴⁺YAG的制备工艺的制作方法

专利名称：激光棒端接Cr⁴⁺YAG的制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及了在激光棒的一端直接生长Cr4+ = YAG的制备工艺，属于单晶生长技术 领域。
背景技术：
短脉冲激光在航天航空、工业、军事、医疗等领域有广泛的应用价值。纳秒量级激 光脉冲可以通过调Q技术来实现，亚纳秒激光脉冲可通过锁模技术获得。被动调Q和被动 锁摸技术都是利用可饱和吸收体对入射光的非线性吸收效应对腔内不同脉冲的损耗进行 调制。相对于主动调Q技术，由于省去了外部的调制设备，因而具有价格便宜，结构简单，可 调性好，容易操作等优点。Cr:YAG单晶吸收截面大，弛豫时间短，激发态吸收小，物理化学 性能稳定等特点，是目前近红外光波段应用最广泛的调Q材料。为减小器件尺寸和增加稳 定性，人们已用化学胶合技术将Cr:YAG与激光棒相连接，经加热将激光工作物质与激光调 Q材料组成统一的激光器件，称为键合技术[李菊芬，应用光学，2010，31(1) :148]。但是， 键合技术存在以下问题对晶体加工要求异常严格，而且虽然是高温加压粘接，仍难以达到 界面的原子级的完整晶体化，长期使用会在接缝处产生变形，不仅影响激光光束质量，严重 的还会发生分离脱落，降低使用寿命。

发明内容
本发明目的是为了解决上述问题，提供一种在激光棒一端直接生长Cr4+ = YAG晶体 的制备工艺。因为是同质材料，都是金乙铝石榴石，可以达到晶格基本一致的完整晶体。所采用的技术方案为将按照常规方法加工好的激光棒Nd:YAG直接在Cr:YAG溶 体中接晶，等径生长到一定尺寸时提出液面，降温冷却至室温，再研磨、抛光、镀膜，成为带 调Q元件的激光棒。本发明的激光棒端接Cr4+ = YAG的制备工艺，包括以下步骤(1)按照常规加工方法定向、切割，滚圆加工好激光棒Nd:YAG ；(2)将上述激光棒从顶部放入常规配比Cr:YAG的熔融液体中，激光棒边缘微熔后 以常规单晶生长工艺生长出所需长度的Cr:YAG单晶，得到端接Cr:YAG激光棒；(3)激光棒埋入Al2O3粉中，在1350°C中保温24h退火后，得到端接Cr4+ = YAG ；(4)按所需透过率，经计算后进行切割、抛光、镀膜后成为具有调Q功能的输出短 脉冲激光棒。本发明达到了以下技术效果(1)直接生长端接Cr4+ = YAG激光棒，在掺Nd3+和掺Cr4+晶体之间无任何机械接缝， 避免了粘接法产生的各种缺陷，其晶格构造完全相同，物理机械性能整体保持了一致性；(2)获得具有短脉冲输出的端接Cr4+ = YAG调Q激光棒，改善了激光光束质量，提高 了效率，能有效延长激光晶体的使用寿命，增大了激光的平均输出功率和激光脉冲重复频 率；
(3)晶体调Q部分吸收值可根据不同要求由长度确定，增加了器件的适应性和灵 活性；(4)晶体性能测试采用激光领域的常规测试方法，其测试结果见表1。结果说明本 发明能满足激光晶体工业应用的要求。
权利要求
激光棒端接Cr4+:YAG的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤(1)按照常规加工方法定向、切割，滚圆加工好激光棒Nd:YAG；(2)将上述激光棒从顶部放入常规配比Cr:YAG的熔融液体中，激光棒边缘微熔后以常规单晶生长工艺生长出所需长度的Cr:YAG单晶，得到端接Cr:YAG激光棒；(3)激光棒埋入Al2O3粉中，在1350℃中保温24h退火后，得到端接Cr4+:YAG；(4)按所需透过率，经计算后进行切割、抛光、镀膜后成为具有调Q功能的输出短脉冲激光棒。
全文摘要
本发明公开了激光棒端接Cr4+:YAG的制备工艺，属于单晶生长技术领域。具体工艺包括将按照常规方法加工好的激光棒Nd:YAG直接在Cr:YAG溶体中接晶，等径生长到一定尺寸时提出液面，降温冷却至室温，再研磨、抛光、镀膜，成为带调Q元件的激光棒。本发明避免了粘接法产生的各种缺陷，其晶格构造完全相同，物理机械性能整体保持了一致性，晶体调Q部分吸收值可根据不同要求由长度确定，增加了器件的适应性和灵活性。
文档编号C30B33/02GK101944703SQ20101024186
公开日2011年1月12日 申请日期2010年7月30日 优先权日2010年7月30日
发明者臧竞存 申请人:北京工业大学