专利名称：用掺钕硼酸钆铝晶体制造的闪光灯泵浦的自倍频蓝色激光器的制作方法
用掺钕硼酸钆铝晶体制造的闪光灯泵浦的自倍频蓝色激光器，属于激光技术领域，特别是涉及激光器件中的全固态自倍频激光器的设计。
用掺钕硼酸钆铝晶体制造的闪光灯泵浦的自倍频蓝色激光器，倍频是激光技术中经常用到的一种改变激光束输出波长的方法。它通常采用一块专门的非线性光学晶体，置于激光束前面来改变激光束输出波长。将激光振荡与倍频作用两种技术集中在同一块晶体上，获得自倍频激光输出，是科学家们一直以来追求的目标。六十年代Johnson等人在掺Tm3+的LiNbO3同一块晶体上，实现了1853nm到927nm的自倍频激光输出，但转换效率只达到10-6数量级(L.F.Johnson and A.A.Ballman，J.Appl.Phys.，40(1969)297)。1989年罗遵度等人研究出高转换效率的Nd3+YAl3(BO3)4(简称NYAB)晶体，获得532nm的绿色自倍频激光(Luo Zundu(罗遵度)，Jiang Aidong(江爱栋)，Huang Yichuan(黄亦川)，Qiu Minwang(邱闽旺)，Chinese Phys.Lett.，6(1989)440)。但由于晶体自身缺陷引起的晶体质量问题，至今无实际应用。GdAl3(BO3)4(简称GAB)是一种非线性光学晶体材料，它属于三方晶系，具有R32空间群结构(A.A.Ballman，Am.Mineral，47(1962)1380)，其性质类似于YAl3(BO3)4(简称YAB)。掺钕的GdAl3(BO3)4晶体可作为一种自倍频激光晶体材料，获得1060→530nm的绿色自倍频激光输出，激光输出能量为1.55mJ(邱闽旺等，量子学报，17(2000)3231～236)。但迄今为止，尚未有以采用自倍频方式来获得蓝色激光的激光器的报道。
用掺钕硼酸钆铝晶体制造的闪光灯泵浦的自倍频蓝色激光器，其目的就在于研制一种高转换效率的采用闪光灯泵浦的，以掺钕的GdAl3(BO3)4晶体为工作物质的，产生自倍频蓝色激光输出的全固态自倍频小型激光器。
全固态自倍频激光器主要由工作物质、泵浦源和光学谐振腔三部分组成，此外，还包括聚光腔和激光电源等其它一些辅助器件。其中工作物质是整个自倍频激光器的基础，依靠它的激活离子产生激光，依靠它的基质晶体实现自倍频。而泵浦源主要起提供激励能量的作用，光学谐振腔用于放大激光输出能量。可以说要制造出一台自倍频激光器，首先要找到可产生相应输出波长的自倍频激光晶体，它是整个激光器的关键所在，而激光器的其它部件只是依据工作物质的性质加以匹配。
掺钕的硼酸钆铝晶体(Nd3+GdAl3(BO3)4，简称NGAB)，是近期研制成功的一种新型的自倍频激光晶体材料，它属于三方晶系，空间群为R32，Nd3+作为掺杂离子，取代Gd3+的格位，其浓度为1at％～20at％之间。它的性质非常类似于Nd3+YAl3(BO3)4晶体。它作为自倍频激光晶体，可产生530nm的绿色激光输出已有报道。我们在研究其光谱性质的过程中，发现它在880nm处的发射跃迁截面σem为0.86×10-19cm2，而Nd3+YAl3(BO3)4晶体在1060nm处的发射跃迁截面σem为1.0×10-19cm2，两者极为相近，而NGAB和NYAB的其余性质都极为类似。因此Nd3+GdAl3(BO3)4晶体可作为一种新型的自倍频蓝色激光晶体材料，获得波长为440nm左右的蓝色激光输出，从而获得实际应用。
作为自倍频激光器的重要组成部分，泵浦源也是必不可少的。它提供能量，使晶体中的激活离子从基态跃迁到激发态，然后通过辐射跃迁，从激发态返回到终态，而发射出相应波长的激光。本发明采用闪光灯作为泵浦源，其泵浦方式可为端面或侧面泵浦，而闪光灯可为氙灯、氪灯和高压弧灯等，闪光灯发射具有宽谱带的性质，其应用范围广，使用方便，价格便宜，是目前使用比较广的泵浦源。
作为自倍频激光器的另一个重要组成部分，光学谐振腔用于使产生的激光在其中进行振荡，当达到一定能量时才输出，即用于激光能量的放大。本发明采用了平一平谐振腔和平一凹谐振腔，作为谐振腔组成的两块基片分别涂上不同反射率的膜层，其中全反片对440nm和880nm波长的激光反射率为100％，而输出镜对440nm波长的透过率在5-40％之间。
采用以上设计的，用掺钕硼酸钆铝晶体制造的闪光灯泵浦的自倍频蓝色激光器，即可获得波长为440nm的蓝色激光输出。该激光器可望在高密度数据存储、彩色印刷、水底通讯等诸多方面得到广泛应用。
用掺钕硼酸钆铝晶体制造的闪光灯侧面泵浦的自倍频蓝色激光器的结构示意图如附图
所示，其中(1)为全反射镜，(2)为NGAB晶体，(3)为闪光灯，(4)为输出镜，(5)为蓝色激光输出。
用掺钕硼酸钆铝晶体制造的闪光灯泵浦的自倍频蓝色激光器，实现本发明的最好方式为激光工作物质采用掺钕硼酸钆铝晶体，泵浦源为闪光灯；谐振腔由全反射镜和输出镜组成，其中全反射镜对440nm和880nm波长的激光反射率为100％，而输出镜对440nm波长的透过率在5-40％之间。
权利要求
1.用掺钕硼酸钆铝晶体制造的闪光灯泵浦的自倍频蓝色激光器，主要由工作物质、泵浦源、谐振腔、聚光腔和激光电源组成。其特征在于工作物质为掺钕硼酸钆铝晶体，泵浦源为闪光灯，谐振腔由全反射镜和输出镜组成。
2.如权利要求1所述的用掺钕硼酸钆铝晶体制造的闪光灯泵浦的自倍频蓝色激光器，其特征在于所述的工作物质为Nd3+GdAl3(BO3)4(简称NGAB)晶体，该晶体属于三方晶系，空间群为R32，掺Nd3+离子浓度为1at％～20at％之间。
3.如权利要求1或2所述的用掺钕硼酸钆铝晶体制造的闪光灯泵浦的自倍频蓝色激光器，其特征在于所述的工作物质加工成棒状或板条状。
4.如权利要求1所述的用掺钕硼酸钆铝晶体制造的闪光灯泵浦的自倍频蓝色激光器，其特征在于所述的闪光灯为氙灯或氪灯或高压弧灯等。
5.如权利要求1所述的用掺钕硼酸钆铝晶体制造的闪光灯泵浦的自倍频蓝色激光器，其特征在于所述泵浦方式采用侧面或端面泵浦。
6.如权利要求1所述的用掺钕硼酸钆铝晶体制造的闪光灯泵浦的自倍频蓝色激光器，其特征在于所述的谐振腔主要由全反射镜和输出镜组成，其中全反射镜对波长为440nm和880nm的光具有100％的反射率；输出镜对波长为440nm的光的透过率为在5～40％之间，对880nm的光则全反射。
7.一种权利要求1的用掺钕硼酸钆铝晶体制造的闪光灯泵浦的自倍频蓝色激光器的应用，其特征在于该激光器应用于高密度数据存储、彩色印刷、水底通讯等诸多方面。
全文摘要
用掺钕硼酸钆铝晶体制造的闪光灯泵浦的自倍频蓝色激光器，涉及一种用掺钕硼酸钆铝晶体(Nd
文档编号H01S3/06GK1455480SQ02118769
公开日2003年11月12日 申请日期2002年5月3日 优先权日2002年5月3日
发明者王国富, 林州斌, 胡祖树, 何美云, 邱闽旺 申请人:中国科学院福建物质结构研究所