[发明专利]一种微型脊波导激光器、小型激光器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种微型脊波导激光器、小型激光器及其制备方法。本发明提供的微型脊波导激光器和小型激光器利用脊形光波导作为激光器的增益介质，能够减小激光谐振腔的体积，增大了谐振腔内的光功率密度，从而可以实现稳定的波导激光输出；通过在波导两端镀膜，避免了使用透镜和反射镜，减少了激光器所需元器件的数量，大大降低了激光器的尺寸和成本，提高了激光系统的集成度和稳定性；采用软质子交换法制备微型脊波导激光器，减少了对晶体中晶格的损伤，提高了激光变频效率；将软质子交换温度增加到300℃，在保持晶体晶相不被损伤的前提下，一次性完成了质子交换和退火过程，简化了制备工艺，缩短了制备时间。

技术领域

本发明涉及激光器制备技术领域，特别是涉及一种微型脊波导激光器、小型激光器及其制备方法。

背景技术

随着光纤通信、材料加工、测量控制、医疗等技术的迅速发展，人们对激光光源质量提出了越来越高的要求，光源质量在很大程度上决定了光学系统的性能。经过不断地研究和开发，波导作为一种新型材料，可以用于激光光源，这种波导激光器在转换效率、激光振荡和光束质量等方面，具有显著的优势，同时在光集成方面也展现出了良好的发展前景。

对于波导激光器的制备，可采用离子注入法、Ti扩散法和质子交换法，但这些制备工艺也面临着一些问题，比如，离子注入法由于注入剂量较大，注入时间较长，波导制作成本较高，在离子注入过程中，注入离子在射程末端对晶格结构造成了一定程度上的损伤，而这些损伤的存在会增加波导的吸收和散射的损耗，降低波长转换效率。Ti扩散可以制作出低损耗的波导，但由于Ti扩散存在严重的光折变损伤，从而无法产生稳定的连续波激光振荡，这大大限制了它们的应用。利用退火质子交换法制备的铌酸锂波导，虽然降低了波导的光折变损伤，但在质子交换过程，仍会破坏晶体的内部结构。即使追加退火过程，修复了部分遭到破坏的晶格结构，但是在表面较浅区域1μm内被破坏的非线性系数以及电光系数仍然无法完全恢复。

发明内容

本发明的目的是提供一种微型脊波导激光器、小型激光器及其制备方法，以解决现有波导激光器制作成本高、对晶格结构损伤大以及输出激光不稳定的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种微型脊波导激光器，所述微型脊波导激光器包括：铌酸锂衬底层和脊波导部分；所述脊波导部分与所述铌酸锂衬底层的材料均为掺杂镱离子的铌酸锂晶体；所述铌酸锂衬底层和所述脊波导部分均为长方体结构；所述脊波导部分位于所述铌酸锂衬底层上表面的正中间位置；所述脊波导部分的长与所述铌酸锂衬底层的长平行；所述脊波导部分的长度与所述铌酸锂衬底层的长度相同；所述微型脊波导激光器的两端面镀有激光谐振腔膜。

可选的，所述微型脊波导激光器的输入端面镀有918nm的增透膜和1061nm的第一高反膜；所述增透膜的透射率大于95％；所述第一高反膜的反射率大于95％；所述微型脊波导激光器的输出端面镀有918nm的第二高反膜和1061nm的高透膜；所述第二高反膜的反射率大于95％；所述高透膜的透射率为50％。

可选的，所述脊波导部分的尺寸为1.4mm×8μm×30μm；所述微型脊波导激光器的尺寸为1.4mm×0.5mm×0.3mm。

本发明还提供一种小型激光器，所述小型激光器包括：微型脊波导激光器、半导体激光器、光纤、第一透镜组件和第二透镜组件；

所述微型脊波导激光器包括：铌酸锂衬底层和脊波导部分；所述脊波导部分与所述铌酸锂衬底层的材料均为掺杂镱离子的铌酸锂晶体；所述铌酸锂衬底层和所述脊波导部分均为长方体结构；所述脊波导部分位于所述铌酸锂衬底层上表面的正中间位置；所述脊波导部分的长与所述铌酸锂衬底层的长平行；所述脊波导部分的长度与所述铌酸锂衬底层的长度相同；所述微型脊波导激光器的两端面镀有激光谐振腔膜；

所述半导体激光器发出的泵浦光经过所述光纤和所述第一透镜组件后，进入所述脊波导部分；从所述脊波导部分输出的波导激光经所述第二透镜组件准直聚焦后输出。