[发明专利]一种利用GaN激光二极管泵浦稀土离子掺杂钽铌酸盐实现可见激光的方法

说明书

技术领域

本发明涉及GaN激光二极管泵浦稀土离子掺杂钽铌酸盐可见激光新通道，属于激光晶体和固体激光技术领域。

背景技术

可见光波段激光在材料加工、激光显示、资源探测、特殊通信、医疗等领域具有重要的应用前景。目前利用激光晶体实现可见激光的主要方法是通过非线性光学变频技术将近红外激光转变为可见激光。这种技术不是由激光二极管(简称LD)直接泵浦产生，因此激光效率低，且系统结构复杂，性价比偏低，限制了它的应用范围和领域。

得益于全球LED照明革命的巨大推动，近年来GaNLD有了长足的发展，商品化的蓝光LD功率已经达到瓦级，价格也已降到了百元左右/瓦，这为用GaNLD直接泵浦激光晶体产生可见激光提供了新的可行途径，使全固态可见激光的研究和应用进入一个全新阶段。目前已报道的采用GaNLD直接泵浦获得可见激光的稀土离子仅有Pr3+、Dy3+、Sm3+三种，早期Pr3+的可见激光研究主要集中在声子能量低的氟化物晶体如LiYF4、LiGdF4、KYF4、KY3F10、LiLuF4等，虽然掺Pr3+氟化物的研究取得了较快的发展，但氟化物的化学稳定性和机械强度较差，这给实际应用带来了很大困难，氧化物与氟化物相比，虽然其声子能量较高，会增加受激辐射的难度，但其具有更好的化学稳定性和机械强度，有更大的实际应用价值，因此，研究Pr3+掺杂氧化物的可见激光更具应用潜力。现今，实现Pr3+、Dy3+、Sm3+可见激光输出的为声子能量较低的氧化物晶体，仅有YAG、LuAP、YAP、Mg:SrAl12O19几种。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用GaN激光二极管泵浦Pr3+、Dy3+、Sm3+掺杂钽铌酸盐实现可见激光的方法，该方法克服了氟化物的化学稳定性和机械强度较差，使用困难等问题，提供了更多氧化物基质材料，提高了紫外固体激光的效率、功率。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种利用GaN激光二极管泵浦稀土离子掺杂钽铌酸盐实现可见激光的方法，它包括：

(1)于钽酸盐激光晶体基质、铌酸盐激光晶体基质中掺杂激活离子，继而成为钽酸盐激光晶体和铌酸盐激光晶体；

(2)根据激活离子的激光泵浦通道的吸收波长，选择工作波长和激活离子相匹配的GaN激光二极管作为泵浦源；

(3)对掺杂激活离子的钽酸盐激光晶体和铌酸盐激光晶体进行泵浦，继而可实现可见光激光输出。

进一步，所述钽酸盐激光晶体基质包括ScTaO₄、YTaO₄、LaTaO₄、LuTaO₄、GdTaO₄；铌酸盐激光晶体基质包括ScNbO₄、YNbO₄、LaNbO₄、LuNbO₄、GdNbO₄；且所述钽酸盐激光晶体基质和铌酸盐激光晶体基质记为REMO₄，其中REMO₄代表激光晶体基质中的任何一种。

进一步，所述激活离子为Pr³⁺、Dy³⁺、Sm³⁺中之一，且激活离子用于取代激光晶体基质中Sc、Y、La、Lu、Gd所占的格位，从而分别构成激光晶体Pr³⁺:REMO₄、Dy³⁺:REMO₄、Sm³⁺:REMO₄。