專利名稱：在釹摻雜釩酸镥晶體內制備條形波導激光器件的方法
技術領域：
本發明涉及一種在釹摻雜釩酸镥晶體內制備條形波導激光器件的方法，屬于光電 子器件制備技術領域。
背景技術：
釹摻雜釩酸镥(Nd doped lutecium vanadate，或簡寫為Nd: LuVO4)晶體是一種應 用廣泛的激光增益介質，有很強的偏振吸收性，大的受激發射截面，高吸收系數，寬吸收帶， 對泵浦波長的依賴性小，激光閾值低。可以產生波長為1064或者1340納米的激光，在激光 加工、集成光學、光通訊中具有重要的應用。波導是集成光學的基本元件，被定義為一個相 對于周維介質，折射率高的高折射率區域。在波導中，光束由于全反射原理，被限制在高折 射率介質中傳播。跟據光在波導中，受限制的方式不同分為平面波導(在一個方向上限制 光的傳播)和條形波導(在兩個方向上限制光的傳播)。采用一定條件對增益介質材料制 備的波導進行泵浦，可以輸出波導激光。波導結構可以將光的能量約束在截面非常小的區 域內，在低入射能量的情況下，即可達到高的能量密度，所以波導激光的泵浦閾值相對體材 料要低很多。而且在波導中泵浦光和波導激光的交疊面積大，可以達到很大的泵浦效率。 另外，波導的長度和端面直徑的比例大，利于熱量散發，大大降低了波導激光的熱效應。波 導的制備方法有很多種，例如離子注入、脈沖激光沉積、飛秒激光寫入、擴散等。2005年和 2007 年科技期刊雜志《Journal of Crystal Growth》和《Applied SurfaceScience》分別 報道了用脈沖激光沉積技術和離子注入技術制備NchLuVO4平面波導(Journalof Crystal Growth 281,426(2005), Applied Surface Science 253，9311 (2007))等。還沒有條形波 導制備的報道。也沒有波導激光方面的報道。
發明內容
本發明提供了一種用350fs飛秒激光直寫在釹摻雜釩酸镥(以下簡寫為 NdiLuVO4)晶體中制作條形波導并實現輸出波導激光的方法。1)將垂直于釹摻雜釩酸镥晶體晶軸即c軸方向的兩個面，進行拋光，并對拋光后 的樣品清洗；2)用飛秒激光，透過任一拋光面，沿晶體的a或b軸方向灼燒樣品，產生兩條間距 為20或30微米的蹤跡，在兩條蹤跡間形成條形波導；使用飛秒激光的脈沖重復頻率為200 千赫茲，能量為2 17微焦每脈沖，寫入速度為0. 2 15毫米每秒的飛秒激光，波長為1047 納米，脈沖寬度為350飛秒；3)將晶體垂直于條形波導方向的兩個端面拋光；4)在拋光的端面上鍍激光諧振腔膜，形成條形釹摻雜釩酸镥晶體波導激光器件；5)利用光源泵浦釹摻雜釩酸镥晶體的條形波導，產生波長為1063士 1納米或者 1340 士 1納米的波導激光。使用飛秒激光寫入，成本低，任意性強，可控性高；波導區內的折射率改變及波導模式的調整，可以通過調節飛秒激光的能量、脈沖和寫入速度來實現。波導激光的輸出可以 通過精確調控耦合模式的匹配來增強。
圖1為本發明的工藝流程圖；圖2飛秒激光直寫制備釹摻雜釩酸镥晶體波導的制作工藝示意圖；圖3為釹摻雜釩酸镥晶體條形波導激光產生的產生示意圖；圖中1.飛秒激光，2.釹摻雜釩酸镥晶體，3.條形波導，4.激光寫入蹤跡，5.泵浦 光，6.偏振片，7.激光諧振腔輸入端鍍膜，8.激光諧振腔輸出端鍍膜，9.凸透鏡，10.波導激光。
具體實施例方式實施例1 在釹摻雜釩酸镥晶體內制備條形波導激光器件的方法1)將垂直與釹摻雜釩酸镥晶體(2)晶軸方向(C軸)的兩個面，進行拋光，并對拋 光后的樣品清洗；2)用飛秒激光(1)，透過任一拋光面，沿晶體的a軸方向灼燒樣品，產生兩條間距 為30微米的蹤跡。在兩條蹤跡間形成條形波導(3)。使用飛秒激光(1)的脈沖重復頻率為 200千赫茲，能量為8微焦/脈沖，寫入速度為1毫米/秒的飛秒激光，波長為1047納米，脈 沖寬度為350飛秒。3)將晶體垂直于條形波導方向的兩個端面拋光。4)在拋光的端面上鍍激光諧振腔膜(7，8)。通光進入方向諧振腔膜的要求為波長 為790-810納米的光99%透過、波長為1055-1090納米的光99%反射(7)，輸出方向諧振腔 膜的要求為波長為790-810納米的光99%反射、波長為1055-1090納米的光95%反射(8)， 形成條形釹摻雜釩酸镥晶體波導激光器件；用鈦寶石激光器產生中心波長為808納米連續泵浦光(5)泵浦釹摻雜釩酸镥晶體 的條形波導(3)，產生波長為1063士 1納米的波導激光。實施例2 在釹摻雜釩酸镥晶體內制備條形波導激光器件的方法1)將垂直與釹摻雜釩酸镥晶體(2)晶軸方向(C軸)的兩個面，進行拋光，并對拋 光后的樣品清洗；2)用飛秒激光(1)，透過任一拋光面，沿晶體的a軸方向灼燒樣品，產生兩條間距 為30微米的蹤跡。在兩條蹤跡間形成條形波導(3)。使用飛秒激光(1)的脈沖重復頻率為 200千赫茲，能量為9微焦/脈沖，寫入速度為2毫米/秒的飛秒激光，波長為1047納米，脈 沖寬度為350飛秒。3)將晶體垂直于條形波導方向的兩個端面拋光。4)在拋光的端面上鍍激光諧振腔膜(7，8)。通光進入方向諧振腔膜的要求為波長 為790-810納米的光99%透過、波長為1330-1350納米的光99%反射(7)，輸出方向諧振腔 膜的要求為波長為790-810納米的光99%反射、波長為1330-1350納米的光95%反射(8)， 形成條形釹摻雜釩酸镥晶體波導激光器件；5)用鈦寶石激光器產生中心波長為808納米連續泵浦光(5)泵浦釹摻雜釩酸镥晶體的波導(3)，產生波長為1340士 1納米的波導激光。
權利要求
1.一種在釹摻雜釩酸镥晶體內制備條形波導激光器件的方法，其特征在于，制備方法 如下1)將垂直于釹摻雜釩酸镥晶體晶軸即C軸方向的兩個面，進行拋光，并對拋光后的樣 品清洗；2)用飛秒激光，透過任一拋光面，沿晶體的a或b軸方向灼燒樣品，產生兩條間距為20 或30微米的蹤跡，在兩條蹤跡間形成條形波導；3)將晶體垂直于條形波導方向的兩個端面拋光；4)在拋光的端面上鍍激光諧振腔膜，形成條形釹摻雜釩酸镥晶體波導激光器件；5)利用光源泵浦釹摻雜釩酸镥晶體的條形波導，產生波長為1063士1納米或者 1340 士 1納米的波導激光。
2.按照權利要求1所述的在釹摻雜釩酸镥晶體內制備條形波導激光器件的方法，其特 征在于所述的飛秒激光的脈沖寬度為350飛秒，脈沖重復頻率為200千赫茲，能量為2 17微焦每脈沖，寫入速度為0. 2 15毫米每秒，波長為1047納米。
全文摘要
在釹摻雜釩酸镥晶體內制備條形波導激光器件的方法，屬于光電子器件制備技術領域。主要包括在釹摻雜釩酸镥晶體中形成條形波導和實現條形波導激光輸出。采用脈沖重復頻率為200千赫茲，能量為2～17毫焦/脈沖，寫入速度為0.2～15毫米/秒的飛秒激光，在釹摻雜釩酸镥晶體內形成條形波導。對波導端面進行激光諧振腔鍍膜后，利用泵浦激光對釹摻雜釩酸镥條形波導進行泵浦，輸出波長在1063±1或1340±1納米的紅外激光。
文檔編號H01S3/06GK102005688SQ201010284508
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月17日 優先權日2010年9月17日
發明者張懷金, 管婧, 譚楊, 路慶明, 陳 峰 申請人:山東大學