一种基于硅钛钡石结构晶体的拉曼激光器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于硅钛钡石结构晶体的拉曼激光器，包括泵浦源、激光谐振腔和拉曼晶体，采用硅钛钡石结构的拉曼晶体对激光波长进行调节，产生具有固定频移的激光输出；所述硅钛钡石结构的拉曼晶体采用提拉法制得，通式为A2RM2O8，其中A=Ca,Sr或Ba；R=Ti或V；M=Si或Ge。把拉曼晶体放在激光谐振腔外形成外腔式拉曼频移激光器，放在激光谐振腔内形成内腔式拉曼激光器。该激光器具有输出稳定、结构简单、环境适应性强等优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于硅钛钡石结构晶体的拉曼激光器，尤其涉及以硅钛钡石结构晶体作为拉曼增益晶体的拉曼激光器，属于激光

技术介绍
利用拉曼晶体的受激拉曼散射(SRS)效应能够获得固体激光器不能直接发射的波长的激光，利用现有的拉曼晶体可以获得从紫外波段到近红外波段的激光输出，包括新型的黄光、橙光激光以及I. 5μπι人眼安全激光，在天文、军事、医疗、电子显示、遥感、海洋探测、化学等多个领域有广泛的应用，因此探究新型拉曼晶体已经成为材料研究领域的热点之一 O 拉曼激光器的性能，决定于拉曼晶体的特性。目前进入实用性阶段的拉曼晶体有Ba(NO3)2、KGd(WO4)2和KY(WO4)2。其中，Ba(NO3)2晶体有大的稳态拉曼增益，是稳态拉曼激光器中很好的拉曼活性介质，但是不适合瞬态拉曼激光器使用且易潮解，机械加工性能差。KGd(WO4)2和KY(WO4)2晶体有较大的瞬态拉曼增益，但是它们从熔点到室温间存在相变，只能用助溶剂法生长，所以获得适合拉曼激光器使用的尺寸较大的晶体比较困难。这些都限制了基于上述晶体的拉曼激光器，要么维护困难，要么价格昂贵，不易广泛应用，难以产业化。
技术实现思路
针对现有拉曼激光器存在的问题，本专利技术提供一种基于硅钛钡石结构拉曼晶体的激光器及其工作方法。本专利技术还提供硅钛钡石结构拉曼晶体的制备方法。本专利技术的技术方案如下—种受激拉曼激光器，包括泵浦源、激光谐振腔和拉曼晶体，采用硅钛钡石结构的拉曼晶体对激光波长进行调节，产生具有固定频移的激光输出；所述硅钛钡石结构的拉曼晶体通式为A2RM2O8，其中 A=Ca, Sr 或 Ba ；R=Ti 或 V ；M=Si 或 Ge。根据本专利技术优选的，所述拉曼晶体位于激光谐振腔外形成外腔式拉曼频移激光器；或拉曼晶体位于激光谐振腔内形成内腔式拉曼频移激光器，激光谐振腔由输入镜和输出镜构成。根据本专利技术，所述外腔式拉曼频移激光器为腔外单次通过式拉曼激光器、腔外双次通过式拉曼激光器、腔外多次通过式拉曼激光器。腔外单次通过式拉曼激光器依次由脉冲激光器和拉曼晶体构成。腔外双次通过拉曼激光器依次由脉冲激光器，输入镜，拉曼晶体和凹面输出镜构成。腔外双次通过拉曼激光器依次由脉冲激光器，输入镜，拉曼晶体和输出镜构成。根据本专利技术，所述内腔式拉曼频移激光器为腔内式连续拉曼激光器、腔内式连续拉曼倍频激光器、腔内式脉冲拉曼激光器、腔内式连续受激拉曼倍频激光器。腔内式连续拉曼激光器依次由泵浦源、光学耦合系统、输入镜、固体激光介质、拉曼晶体和平面输出镜构成。腔内式连续拉曼倍频激光器依次由泵浦源、光学耦合系统、输入镜、固体激光介质、拉曼晶体、倍频晶体和输出镜构成。腔内式脉冲拉曼激光器依次由泵浦源、光学耦合系统、输入镜、固体激光介质、声光调Q开关、拉曼晶体和输出镜构成。腔内式连续拉曼倍频激光器依次由泵浦源、光学耦合系统、输入镜、固体激光介质、声光调Q开关，拉曼晶体和输出镜构成。 根据本专利技术，优选拉曼晶体为Ba2TiSi2O8或Ba2TiGe2O815根据本专利技术，优选拉曼晶体通光面为圆形或长方形，拉曼晶体长度为O. 5_50mm，优选 10_35mm。所述拉曼晶体通光面抛光、镀膜或不镀膜，按本领域常规技术加工即可。所述泵浦源优选半导体激光二极管。所述固体激光介质优选Nd: YAG晶体。所述倍频晶体为本领域常用晶体，例如KTP晶体、LBO晶体或BBO晶体。本专利技术的受激拉曼激光器的工作方法，如下列之一A、拉曼晶体在激光谐振腔外的外腔式拉曼频移激光器，用纳秒，皮秒或飞秒脉冲激光器作为泵浦源，采用单通、双通或者多通的方式对A2RM2O8拉曼晶体进行激发，得到脉冲式受激拉曼激光输出。如图1-3所示。或者B、拉曼晶体在激光谐振腔内的腔内式频移拉曼激光器，用激光二级管泵浦激光晶体产生激光L，波长为I. 06 μ m、I. 34 μ m或532nm i.所述激光L通过A2RM2O8拉曼晶体使得激光发生频移，得到连续式散射的受激拉曼激光I输出。进一步的，将该受激拉曼激光I通过倍频晶体得到相应波长的倍频光输出。如图4-5所示。或者ii所述激光L通过电光、声光或者被动调Q原件调制，产生脉冲激光，再通过A2RM2O8拉曼晶体得到脉冲式散射的受激拉曼激光I输出。进一步的，将该受激拉曼激光I通过倍频晶体得到相应波长的倍频光输出。如图6-7所示。所述受激拉曼激光I波长包括1172nm, I. 5 μ m、587nm或558nm。本专利技术上述的硅钛钡石结构拉曼晶体采用熔体提拉法制得，制备方法说明如下。A2RM2O8晶体的制备方法，以ACO3, RO2和MO2为原料，反应方程式为2AC03+R02+2M02=A2RM208+2C02 丨，其中 A=Ca, Sr 或 Ba ;R=Ti 或 V ；M=Si 或 Ge。采用熔体提拉法进行晶体生长，晶体生长步骤包括(I)基本按照A2TiM2O8式中各组分的摩尔比称量原料并混匀压块，放置在钼金坩埚中在700 1300° C烧结，保温10-15h，得多晶料。(2)将多晶料置于钼金坩埚内，升温到800 1500° C使多晶料熔化；下籽晶，晶体生长温度在800 1500° C之间，晶体生长的提拉速度为0.5 2毫米/小时，转速10 30转/分钟。(3)晶体生长完毕降温至室温；将长好的晶体在退火炉中退火，退火温度在650 1000° C，退火气氛为空气。上述步骤(2)中优选晶体生长的提拉速度为O. 6-1. 5毫米/小时，转速15_20转/分钟。上述步骤(2)中为使固相反应完全，优选多晶料熔化后恒温2-10小时，再下籽晶。上述步骤(3)中为防止晶体开裂，优选将晶体缓慢降温至室温。降温速率20° C/小时。上述步骤(2)中晶体生长周期可根据激光器对拉曼晶体尺寸的需要而定，一般来说5-15天可得到尺寸约35_X 35_X 50_的晶体。 最后对所得的晶体进行加工处理、抛光，用以制备晶体器件。本专利技术A2RM2O8晶体的制备所用生长装置为感应加热提拉式单晶炉，本领域常规设备(如图9所示)。该类激光器的核心是优选采用硅钛钡石结构拉曼晶体，该硅钛钡石结构拉曼晶体熔点到室温间没有相变，具有物理机械性能稳定、拉曼增益系数高、不潮解、可用提拉法生长大尺寸晶体等优势，该类激光器具有输出稳定、结构简单、环境适应性强等优势，使得基于硅钛钡石结构晶体的激光器具有产业化广泛应用的前景。附图说明图I基于硅钛钡石结构拉曼晶体的腔外单次通过式拉曼激光器结构图，图中，I、脉冲激光器，2、拉曼晶体。图2基于硅钛钡石结构拉曼晶体的腔外双次通过式拉曼激光器结构图，图中，I、脉冲激光器，2、拉曼晶体,3、输入镜,4、凹面输出镜。图3基于硅钛钡石结构拉曼晶体的腔外多次通过式拉曼激光器结构图，图中，I、脉冲激光器，2、拉曼晶体,3、输入镜,5、平面输出镜。图4基于硅钛钡石结构拉曼晶体的腔内式连续拉曼激光器的结构图，图中，2、拉曼晶体，3、输入镜，5、平面输出镜,6、泵浦源,7、光学稱合系统,8、固体激光介质。图5基于硅钛钡石结构拉曼晶体的腔内式连续拉曼倍频激光器结构图，图中，2、拉曼晶体，3、输入镜,5、输出镜6、泵浦源,7、光学稱合系统,8、固体激光介质,9、倍频晶体。图6基于硅钛钡石结构拉曼晶体的腔内式脉冲拉曼激光器结构图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种受激拉曼激光器，包括泵浦源、激光谐振腔和拉曼晶体，其特征在于采用硅钛钡石结构的拉曼晶体对激光波长进行调节，产生具有固定频移的激光输出；所述硅钛钡石结构的拉曼晶体通式为：A2RM2O8，其中A=Ca,Sr或Ba；R=Ti或V；M=Si或Ge。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张怀金，王继扬，申传英，赵显，王正平，赵永光，于浩海，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：