[发明专利]一种利用GaN基激光二极管泵浦稀土离子掺杂激光材料实现激光及其倍频激光的方法

说明书

技术领域

本发明属于激光材料和固体激光技术领域，具体涉及一种利用GaN基激光二极管泵浦稀土离子掺杂激光材料实现激光及其倍频激光的方法。

背景技术

得益于全球LED照明革命的巨大推动，近年来GaN基激光二极管(简称LD)有了长足发展，商品化的GaN基LD功率已经达到瓦级，价格也已降到了百元左右/瓦，且还在继续下降，这为用GaN基LD直接泵浦激光晶体产生可见等波段的激光提供了新的可行途径，将引发半导体激光泵浦的可见激光晶体及其激光技术研究热潮，使全固态激光的研究和应用进入一个全新阶段。

GaN基LD的激光波段涵盖了370nm～530nm比较宽的波段，如日本NICHIA公司就已有涵盖了这一波段的多种波长规格的GaN基LD出售，这使得有多种稀土离子掺杂的激光晶体或激光透明陶瓷适合GaN基LD泵浦，获得可见等波段的激光。对于由此获得的可见波段激光，通过二倍频或三倍频后，可获得紫外、深紫外激光，与用三倍频或四倍频近红外激光来获得紫外、深紫外激光来说，预计效率上将会有提高，从而对紫外激光光源的发展将起到推动作用。

目前，已有GaN基LD获得可见激光的报道，以氟化物激光晶体中的研究最多，掺杂离子为Pr³⁺、Dy³⁺。早期实现Pr³⁺可见激光的研究主要集中在LiYF₄、LiGdF₄、KYF₄、KY₃F₁₀、LiLuF₄等具有低声子能量的氟化物晶体上。以氧化物Y₃Al₅O₁₂(YAG)、Lu₃Al₅O₁₂(LuAG)、Gd₃Ga₅O₁₂(GGG)、Gd₃Sc₂Ga₃O₁₂(GSGG)、Y₃Ga₅O₁₂(YGG)、Gd_3xY_3(1-x)Sc₂Ga₃O₁₂(0<x<1，GYSGG)、Gd₃Sc₂Al₃O₁₂(GSAG)、Y₃Sc₂Al₃O₁₂(YSAG)、Gd_3xY_3(1-x)Sc₂Al₃O₁₂(0<x<1，GYSAG)、YVO₄、GdVO₄、Y_1-xGd_xVO₄(0<x<1)、YAlO₃(YAP)、LaAlO₃、Gd₂SiO₅(GSO)、Y₂SiO₅(YSO)、Sc₂SiO₅、Lu₂SiO₅、Lu_2(1-x)Y_2xSiO₅(0<x<1)作为基质的激光晶体或陶瓷，在制备技术、激光性能、光学、机械及力学特性方面已有广泛的研究，已经属于很成熟的激光材料。但目前，在GaN基LD泵浦的全固态激光方面，在这些晶体中仅有如下相关报道：Pr³⁺:YAP、Pr³⁺:LuAlO₃以³H₄→³P₂作为泵浦通道、³P₀→³F₄作为激光通道获得红激光，Dy³⁺:YAG以⁶H_15/2→⁴G_11/2作为泵浦通道、⁴F_9/2→⁶F_13/2作为激光通道获得橙色激光，其余的以GaN基LD作为泵浦源的泵浦通道、激光通道还未见报道。而且由于氟化物的化学稳定性和机械强度较差，单晶生长原料、单晶生长制备条件要求苛刻，生长大尺寸单晶困难，这些都给它们的广泛应用形成了很大障碍。