[发明专利]一种基于铌酸锂的声光Q开关以及2.79μm声光调Q激光器

说明书

本发明公开了一种基于铌酸锂的声光Q开关以及2.79μm声光调Q激光器，涉及激光器技术领域，其中，全反镜放置于激光增益介质的前端且与前端端面平行，输出耦合镜放置于激光增益介质的后端且与后端端面平行；声光Q开关放置于全反镜与激光增益介质的前端端面之间；声光Q开关中声光介质的前端端面与全反镜平行，后端端面与激光增益介质的前端端面平行；声光Q开关中的声光介质和电声换能器的材料均为铌酸锂即LiNbOsubgt;3/subgt;晶体，且声光介质和电声换能器之间通过分子键合的方式连接；激光增益介质为Er,Cr:YSGG或Er:YSGG激光晶体，其前端和后端端面均镀有2.79μm增透膜；声光Q开关中的声光介质的前端和后端端面均镀有2.79μm增透膜。本发明可以实现高能量、高峰值功率的2.79μm激光脉冲输出。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其是一种基于铌酸锂的声光Q开关以及2.79μm声光调Q激光器。

背景技术

2.79μm波长的YSGG铒激光在生物医疗、科研、军事等领域有着重要的应用，由于水和羟基磷灰石对该波长激光的有效吸收，可将其用于眼角膜、牙齿和骨骼等组织的精准切削或消融，纳秒级的窄脉冲能极大地减小激光对周围组织的热损伤，并提高切削精度，是一种精准切削或消融的理想医用激光源。此外，高峰值功率、高脉冲能量的2.79μm脉冲激光还能用作光学参量振荡器的泵浦源，以获得足够强的3-12μm的中红外激光，在远距离大气探测、毒气检测、光电对抗等领域有着重要的应用。因此，发展2.79μm窄脉冲、高能量的激光技术和激光器具有重要的应用价值。

合适的红外声光晶体是发展2.79μm声光调Q技术的关键。优良的声光Q开关的声光晶体在工作波长应该具有透光性好、损伤阈值高、物化性能稳定、不易潮解等特点。目前，在2.79μm波段，主要的声光晶体是锗(Ge)和二氧化碲(TeO₂)单晶，其中基于Ge晶体的声光开关已广泛应用于10μm CO₂激光器中，用于光学光谱和环境监测。然而，Ge晶体质地脆弱和损伤阈值低阻碍了它在高功率激光器中的应用。对于基于TeO₂的声光Q开关，除了价格高的缺点外，低损伤阈值限制了脉冲能量的输出。另外，在现有的声光调Q开关中，作为声光介质的晶体与作为换能器的晶体通常是不同的材料，这就需要在二者之间沉积和键合多个过渡层来实现电阻抗和声阻抗的匹配。通过这种键合方式，电阻抗和声阻抗的匹配率达不到100％，同时也会产生严重的热应力，这对散热工艺也提出了一定的技术要求，便导致了器件制造工艺复杂，辅助成本高，成为器件制造工艺和性能提高的关键障碍。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于铌酸锂的声光Q开关，声光介质与电声换能器采用相同的材料即LiNbO₃晶体，二者通过分子键合方式连接可以大大的提高电阻抗和声阻抗的之间的匹配效率，同时还实现了Bragg声光介质和电声换能器一体化，推进了声光器件的小型化的发展。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

一种基于铌酸锂的声光Q开关，包括：声光介质、电声换能器；所述声光介质和电声换能器的材料均为铌酸锂即LiNbO₃晶体；所述声光介质和电声换能器之间通过分子键合的方式连接。

优选的，还包括：射频电源；

所述射频电源通过电极与电声换能器连接，用于产生射频电信号并将所产生的射频电信号传输到电声换能器，电声换能器发射特定频率的超声波，将电功率转换成超声功率；

电声换能器发射的超声波进入声光介质后，在声光介质即LiNbO₃晶体内部产生周期性的弹性形变，在声光介质内部形成一个折射率光栅，当激光以布拉格角度通过折射率光栅时会发生Bragg衍射。

优选的，声光Q开关中的声光介质即LiNbO₃晶体的前端端面和后端端面均镀有2.79μm增透膜。