激光振荡方法和激光装置制造方法及图纸

为了提供一种激光振荡方法和激光装置，其使用一种如将钕以原子数比例超过１％高掺杂浓度掺杂的Ｎｄ：ＧｄＶＯ＃－［４］晶体的激光介质，所述激光介质包含用浮区法将作为激光激活离子的钕以原子数比例超过１％的掺杂浓度予以掺在的钆钒酸盐晶体。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光振荡方法和一种激光装置，尤其是涉及适于用在制造一种由抽运光(pumping light)抽运的激光介质以形成激光振荡的激光振荡方法和激光装置。可是，Nd；GdVO4晶体的制造是困难的，NdGdVO4晶体的生长目前仅仅在一种研究的水平上进行，并很少用于商业方面的生产。另一方面，需指出已经生产和销售的NdGdVO4晶体以钕原子数比例为1％或更少的掺杂浓度掺杂，也就是说，钕掺杂浓度比较低。另外，这不能保证足够的光学特性。由于这个原因，当比较掺钕的钇铝石榴石(在下文相应称为‘NdYAG’)晶体和掺钕的钇钒(在下文相应称为‘NdYVO4’)晶体时，它们具有与NdGdVO4晶体同样的激光振荡波长区域，而且目前与固态激光介质同样占据着市场的主要部分，NdGdVO4晶体既不能完全利用其全部优点，也没有在市场占据主要地位。而且，因为在制造NdGdVO4晶体时，目前掺入按原子数比例超过1％的高浓度的作为激光激活离子的钕是困难的，所以，在除了808nm波长的波长带，由抽运光抽运的激光振荡直到现在还没有投入实际使用，其中波长带是NdGdVO4晶体的主要吸收带。换句话说，既然目前在市场上销售的NdGdVO4晶体钕的掺杂浓度是低的，整体上具有低的抽运光吸收等级，故很难在除了其主要吸收波段即808nm波长之外的波长带被抽运。因此，即使它被抽运形成激光振荡，其效率由于小的可吸收能量而降低，同时也不能获得有效的输出能量。由于这个原因，下面提出强烈的期望是一种作为激光介质的NdGdVO4晶体的制造方法，其中钕以原子数比例超过1％的高浓度掺杂到该晶体中；一种使用NdGdVO4晶体的激光振荡方法，其中钕作为激光介质以原子数比例超过1％的高浓度掺杂到该晶体中；以及一种激光装置，该装置使用NdGdVO4晶体，其中钕作为激光介质以原子数比例超过1％的高掺杂浓度掺杂到该晶体中。因此，需要说明的是，在本说明书中，作为激光激活离子的钕以原子数比例超过1％的高浓度掺杂的NdGdVO4晶体仅仅是指一种‘高浓度的掺钕GdVO4晶体’或一种‘高浓度的NdGdVO4晶体’。另外，由于前述同样的背景，下面提出强烈的期望是一种作为激光介质的单晶体的制造方法，其中作为激光激活离子的铥、钬、铒或铬离子以高浓度掺杂，如掺铥钇钒酸盐(TmYVO4)和掺铥钆钒酸盐晶体(TMGdVO4)；一种使用单晶体作为激光介质的激光器振荡方法；和一种使用单晶体作为激光介质的的激光装置。为了实现上述目的，根据本专利技术用抽运光抽运激光介质以实现激光振荡的激光振荡方法，是利用由钆钒酸盐晶体组成的激光介质，在所述晶体中用浮区法按原子数比例为2％到15％的浓度掺入作为激光激活离子的钕。另外，本专利技术是用抽运光抽运激光介质实现激光振荡的激光振荡方法，其中抽运光以不同于主要吸收波段的波长带激励包含用浮区法制成以预定浓度掺杂激光激活离子的晶体的激光介质以实现激光振荡。进一步，本专利技术是用抽运光抽运激光介质，以实现激光振荡的激光振荡方法，其中抽运光以不同于主要吸收波段808nm的波长带激励包含作为激光激活离子的钕以原子数比例大于1％的浓度掺杂的钆钒酸盐晶体的激光介质而实现激光振荡。而且，本专利技术是用抽运光抽运激光介质，以实现激光振荡的激光振荡方法，其中抽运光以不同于主要吸收波段808nm的波长带激励包含作为激光激活离子的钕以原子数比例为2％到15％的浓度掺杂的钆钒酸盐晶体的激光介质，而实现激光振荡。进一步，本专利技术是一种激光振荡方法，其中880nm波长带的抽运光作为抽运光使用，该波长带不同于808nm的主要吸收波段。应注意提供接近880nm的抽运光使得钕离子从基态激发到钕离子的4F3/2线。此外，本专利技术涉及一种激光介质设置在谐振器中的激光装置，抽运光入射到激光介质中，在谐振器中的产生激光振荡，并使激光光束从谐振器中射出，其中所述激光介质是包含用浮区法制成并以预定掺杂浓度掺杂激光激活离子的晶体。再进一步，本专利技术涉及一种激光介质设置在谐振器中的激光装置，抽运光入射到激光介质中，在谐振器中的产生激光振荡，并使激光光束从谐振器中射出，所述激光介质是钆钒酸盐晶体，其中作为激光激活离子的钕以原子数比例大于1％的浓度掺杂。另外，本专利技术涉及一种激光装置，其中钕以原子数比例为2％到15％的掺杂浓度掺杂到激光介质中。进一步，本专利技术涉及一种激光装置，其中使用波长带不同于主要吸收波段808nm波长带的抽运光激励激光介质实现激光振荡。进一步，本专利技术涉及一种激光装置，其中使用波长带不同于主要吸收波段808nm的波长带880nm的抽运光激励激光介质实现激光振荡。更进一步，本专利技术涉及一种激光装置，其中射入由半导体激光器抽运的抽运光。附图2是本申请的专利技术人所得出的实验结果的曲线图，该曲线图显示了根据本专利技术关于高浓度掺钕的钆钒酸盐晶体吸收光谱的测量结果，其中掺钕的钆钒酸盐晶体中钕的浓度为2％，5％和10％，也就是具有钕原子数比例为2％，5％和10％的三种晶体。注意到横坐标轴表示以‘nm’为单位的波长，同时纵坐标轴表示以‘cm-1’为单位的一种吸收系数。附图3是显示了专利技术人得出的实验结果的曲线图，其显示了钕以原子数比例为5％的掺杂浓度所掺杂的高浓度掺钕的钆钒酸盐晶体被用作如附图4所示的激光装置中高浓度掺钕的钆钒酸盐晶体的输入/输出特性。注意到横坐标轴表示以‘W’为单位的吸收功率，纵坐标轴表示以‘W’为单位的输出功率。附图4是说明本专利技术观点的构造示意图，其示出了在激光装置中进行脉冲振荡工作的激光装置，所述激光装置使用了高浓度掺钕的钆钒酸盐晶体作为激光介质；和附图5是说明本专利技术观点的构造示意图，其示出了在激光装置中进行CW(连续波)振荡工作的激光装置，所述激光装置使用了高浓度掺钕的钆钒酸盐晶体作为激光介质。首先，附附图说明图1表示浮区法的示意图(在本说明书中称为‘FZ方法’)，即根据本专利技术实施例制造激光介质的方法。特别地，在本专利技术中，用称为FZ法的方法制造激光介质如高浓度掺杂钕的钆钒酸盐晶体(GdVO4)或TmYVO4和TMGdVO4，该介质是一种具有作为激光激活离子的铥、钬、铒或铬离子按预定浓度掺杂的单晶体。在此，FZ法是一种方法，其中来自卤灯14的红外光作为红外光源聚焦在一种在高温和高压下烧结而成的材料棒12上并使其融化，一浮动区16形成于籽晶和材料棒12之间，从而通过在炉子10中沿一个方向移动浮动区16形成晶体。因此，当制造高浓度掺钕的钆钒酸盐晶体时，首先准备材料棒12，它是通过在高温和高压下将钕、钆和钒烧结而成。接着，来自于卤灯14的红外光聚焦在材料棒12上并融化材料棒，浮动区16形成于籽晶和材料棒12之间，高浓度的掺钕钆钒酸盐晶体通过沿一个方向移动浮动区16而形成。按照浮区法，会获得高浓度的掺钕钆钒酸盐晶体，其中作为激光激活离子的钕以原子数比例超过1％的掺杂浓度掺杂，又如，可获得高浓度的掺钕钆钒酸盐晶体，其中作为激光激活离子钕以原子数比例为2％到15％的掺杂浓度掺杂。注意到上述的浓度能够通过将预定浓度的钕烧结到材料棒12而被控制为任意的浓度。另外，根据FZ法，能制造成直径为3mm和长度为50mm的高浓度的掺钕钆钒酸盐晶体。一具有1.5kW输出的卤灯可用用来发射红外光到材料棒上的卤灯14。另外，一种单晶控制方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以抽运光抽运激光介质产生激光振荡的激光振荡方法，其特征在于： 所述方法利用由钆钒酸盐晶体组成的激光介质，在所述晶体中用浮区法将作为激光激活离子的钕以原子数比例为２％至１５％的浓度掺杂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：和田智之，小川贵代，田代英夫，町田博，樋口干雄，小平纮平，庄内智博，
申请(专利权)人：NEC东金株式会社，株式会社美加奥普托，
类型：发明
国别省市：JP[日本]