[发明专利]一种用于激光系统的复合晶体结构

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体地说，本发明涉及一种用于激光系统的复合晶体结构。

背景技术

随着激光技术的日趋成熟，激光技术已经广泛的应用在各行各业应用中，不断发展的激光技术有很多的分支发展方向，其中一个方向是向小巧化、集成度高的方向发展。复合晶体是激光器小型化的一项重要成果。它是将激光晶体和倍频晶体通过化学方法集成在同一个晶体上，从而减小整个激光器的体积。一般来说，复合晶体是通过用不同的掺杂方案对同一基质晶体的进行掺杂，从而形成由激光晶体区域和非线性晶体区域组成的复合晶体。这种复合晶体能够实现激光系统集成化和小型化，但是，众所周知，激光晶体和非线性晶体的最佳工作环境是不同的，而现有的复合晶体中，激光晶体区域和非线性晶体区域只能工作在同一环境（共走环境）下，这样会导致激光系统的工作光光转换效率低下。一般来说，激光晶体的最佳工作温度在20°左右，而倍频晶体的最佳工作温度一般在50°左右，而现有的复合晶体中，倍频晶体与激光晶体工作在相同温度下，其光光转换效率不到最佳效率的5%。

因此，当前迫切需要一种既能够满足激光系统小型化要求，又能够保证整个激光系统的工作效率的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种既满足小型化要求，又能够保证整个激光系统的工作效率的复合晶体结构。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种工作环境优化的复合晶体结构，包括复合晶体，所述复合晶体包括激光晶体区域、非线性晶体区域以及位于所述激光晶体区域和非线性晶体区域之间的隔离区。

其中，所述激光晶体区域和非线性晶体区域之间的隔离区是未掺杂的基质晶体区域。

其中，所述工作环境优化的复合晶体结构还包括第一工作环境提供装置和第二工作环境提供装置，所述第一工作环境提供装置为所述激光晶体区域提供工作环境，所述第二工作环境提供装置为所述非线性晶体区域提供工作环境。

其中，所述第一工作环境提供装置为控温装置，所述第二工作环境提供装置也为控温装置。

与现有技术相比，本发明具有下列技术效果：

本发明能够使复合晶体中的激光晶体区域和非线性晶体区域都在最佳状态下工作，从而在实现小型化的前提下，提高激光器的工作效率。

附图说明

图1示出了本发明一个实施例中的复合晶体结构；

图2示出了本发明另一个实施例中的复合晶体结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步地描述。

图1示出了本发明的一个实施例的用于激光系统的复合晶体结构，该复合晶体结构包括复合晶体1，它由激光晶体区域11、基质晶体区域12和非线性晶体区域13构成。在一个具体实例中，基质晶体可选用钒酸钇（其化学式为YVO₄），激光晶体为掺杂钕离子（Nd³⁺）的钒酸钇，掺杂浓度2.5%，采用籽晶生长工艺生成。隔离层(即隔离区)则采用无掺杂的钒酸钇（即基质材料）。非线性晶体可以是倍频晶体，采用磷酸氧钛钾（即KTP，化学式KTiOPO₄）。其中，激光晶体长度为10mm，隔离层厚度为5mm，非线性晶体长度为5mm。采用粘接工艺将所述激光晶体、隔离层和非线性晶体制成一个复合晶体，其总长度为20mm。复合晶体可以用一个完整的基质晶体，通过精确控制钕离子的掺杂深度形成掺杂区和非掺杂区从而实现激光晶体和隔离层，然后再与单独制备的非线性晶体粘结得到。当然，也可以先分别制备激光晶体、隔离层和非线性晶体三个部分然后再将三者粘结，得到复合晶体。关于粘接工艺，根据本发明的一个实施例，采用厚度为20μm的紫外胶通过高压真空装置将钒酸钇晶体和磷酸氧钛钾晶体快速粘接，并静置12小时。由于紫外胶为高透过率胶，因此不会影响光光效率。其中，隔离层直接采用基质材料，由于基质材料中不含有能够产生激光的掺杂离子，所以不会产生电子跃迁，因此不会产生热量，起到温度隔离的作用。另外，隔离层显然也起到了将激光晶体和非线性晶体空间隔离的作用。所以，隔离层避免了激光晶体和非线性晶体之间的相互干扰，为二者均采用各自的最佳工作条件提供了条件。