专利名称：一种用于产生蓝紫色激光的激光晶体NdA的制作方法
一种用于产生蓝紫色激光的激光晶体NdA3(BO3)4，涉及晶体材料领域，它阐述采用自变频多功能激光晶体NdA3(BO3)4[A＝Sc，Al，Ga等]于谐振腔系统，直接产生蓝紫色激光输出。
一种用于产生蓝紫色激光的激光晶体NdA3(BO3)4，光电子材料与技术是当今高新技术发展中最迅速的一个领域，也是世界各国激烈竞争的焦点。由于小型低功率兰紫色激光光源在高密度光盘存储、激光打印、彩色显示、高分辨率光谱、海底通讯及激光医疗等领域存在着广泛的应用前景，使得兰紫光材料成为世界光电子领域研究的一个热点。各国科学家寄希望于半导体二极管直接激射，或者通过频率转换输出兰紫光，开发出实用化的小型低功率兰紫光器件。
半导体二极管直接激射产生兰紫光的研究，目前主要是GaN和ZnSe两种系列材料，以GaN为基底的兰光二极管发展很快，日本Nichia chemicalindustry公司在410nm已实现较长时间的运转，第一支商品化兰光二极管有5mw的输出功率。但是，由于GaN生长的位错密度高达＞100/cm2，严重影响器件的寿命，而低位错密度的GaN生长又十分困难，从而影响它的商品化的快速进展，而且，GaN的3.4eV的带宽注定它的激射波长不会低于370nm。
利用非线性光学晶体倍频红外半导体激光获得兰紫光的研究在目前也相当活跃，输出波长在400nm附近，转换效率也在不断提高。这种以LD倍频的方式输出的兰紫光，其光束质量远比LD直接激射产生的光束质量高。因此科学家们对用二极管激光器倍频产生兰紫光的途径给以极大的重视，并不断获得新进展。Bhawalkar等人用BBO晶体外腔倍频LD，在波长为780nm，功率为1W时获得233mW的390nm的紫光输出。山东大学晶体所和天津大学都曾做过非线性光学晶体直接倍频的相关研究，并分别获得过1.8mW和11.8mW的404.5nm的兰光连续稳定输出。如果将非线性光学晶体使用于谐振腔系统，将会得到高的转换效率。但是，谐振腔系统需要非常精密的温度及电学的反馈技术来满足稳定工作的需求。
一种用于产生蓝紫色激光的激光晶体NdA3(BO3)4的发明目的在于公开一种直接自变频的、简单的、成本低的实用化小型兰紫光激光光源。如果采用自变频多功能激光晶体于谐振腔系统的话，将比腔外直接倍频更容易解决稳定性和低成本的问题。
本发明的技术方案是这样实现的NdA3(BO3)4[A＝Sc，Al，Ga等]是一种低阈值，高激活离子浓度，高增益，具有非线性系数较大的、激光和非线性效应复合的功能材料。该晶体在360nm-480nm波段几乎没有吸收，通过LD泵浦，NAB晶体可以产生1060nm和1338nm的激光，然后与相应波长的LD激光自混频，便可以产生360nm-480nm的蓝紫色激光输出。
用72Wt％K2Mo3O10+gWt％B2O3作为助熔剂，按下列化学反应式进行配料
原料按克分子比称量后，用玛瑙研钵研磨混合均匀和装入Φ70mm×70mm的铂坩锅内，在高于生长温度(生长温度约为1000℃左右)50℃下恒温2天，然后以5℃/天的降温速率进行缓慢降温，生长结束时，用水处理，分离出晶体，用所得的晶体进行定向，切割出C向籽晶.然后采用籽晶法进一步生长大晶体当原料熔化后，用尝试籽晶法测定熔体的饱和温度，在饱和温度以上约30℃左右将籽晶下至熔体中，半小时后降至饱和温度，开始降温生长，降温速率逐渐从2℃/d调至5℃/d，籽晶的平均转动速率为6rpm，生长30天后，将晶体提离液面，然后以50℃/h的速率降至室温，可以得到尺寸为30mm以上的优质透明晶体。按相位匹配方向切割加工出激光器件，采用相应波长的半导体激光器泵浦，实现蓝紫色激光输出。
一种用于产生蓝紫色激光的激光晶体NdA3(BO3)4，其典型的实施例如下
实施例1.NdAl3(BO3)4晶体的生长用72Wt％K2Mo3O10+8Wt％B2O3作为助熔剂，按下列化学反应式进行配料
原料按克分子比称量后，用玛瑙研钵研磨混合均匀和装入Φ70mm×70mm的铂坩锅内，在高于生长温度(生长温度约为1000℃左右)50℃下恒温2天，然后以5℃/天的降温速率进行缓慢降温，生长结束时，用水处理，分离出晶体，用所得的晶体进行定向，切割出C向籽晶.然后采用籽晶法进一步生长大晶体当原料熔化后，用尝试籽晶法测定熔体的饱和温度，在饱和温度以上约30℃左右将籽晶下至熔体中，半小时后降至饱和温度，开始降温生长，降温速率逐渐从2℃/d调至5℃/d，籽晶的平均转动速率为6rpm，生长30天后，将晶体提离液面，然后以50℃/h的速率降至室温，可以得到尺寸为30mm以上的优质透明晶体。按相位匹配方向切割加工出激光器件，采用相应波长的半导体激光器泵浦，实现蓝紫色激光输出。
实施例2.NdGa3(BO3)4晶体的生长用72Wt％K2Mo3O10+8Wt％B2O3作为助熔剂，按下列化学反应式进行配料
原料按克分子比称量后，用玛瑙研钵研磨混合均匀和装入Φ70mm×70mm的铂坩锅内，在高于生长温度(生长温度约为1000℃左右)50℃下恒温2天，然后以5℃/天的降温速率进行缓慢降温，生长结束时，用水处理，分离出晶体，用所得的晶体进行定向，切割出C向籽晶.然后采用籽晶法进一步生长大晶体当原料熔化后，用尝试籽晶法测定熔体的饱和温度，在饱和温度以上约30℃左右将籽晶下至熔体中，半小时后降至饱和温度，开始降温生长，降温速率逐渐从2℃/d调至5℃/d，籽晶的平均转动速率为6rpm，生长30天后，将晶体提离液面，然后以50℃/h的速率降至室温，可以得到尺寸为30mm以上的优质透明晶体。按相位匹配方向切割加工出激光器件，采用相应波长的半导体激光器泵浦，实现蓝紫色激光输出。
权利要求
1.一种用于产生蓝紫色激光的激光晶体NdA3(BO3)4，其特征在于采用自变频多功能激光晶体NdA3(BO3)4[A＝Sc，Al，Ga等]于谐振腔系统，通过LD泵浦，该晶体产生1060nm和1338nm的激光，然后与相应波长的LD激光自混频，即产生360nm-480nm的蓝紫色激光输出。
2.一种权利要求1的用于产生蓝紫色激光的激光晶体NdA3(BO3)4的制备方法，其特征在于以Nd2O3、A2O3、H3BO3为原料，以K2Mo3O10、B2O3为助熔剂，首先用熔盐法生长出籽晶；然后以C向籽晶用熔盐籽晶法生长出优质透明晶体，生长时降温速率逐渐从2℃/d调至5℃/d，籽晶的平均转动速率为6rpm。
3.一种权利要求1的用于产生蓝紫色激光的激光晶体NdA3(BO3)4的用途，其特征在于该晶体用于蓝紫色激光光源中。
全文摘要
一种蓝紫色激光晶体NdA
文档编号C30B29/10GK1461826SQ0212103
公开日2003年12月17日 申请日期2002年5月31日 优先权日2002年5月31日
发明者涂朝阳, 吴柏昌, 李坚富, 朱昭捷 申请人:中国科学院福建物质结构研究所