[发明专利]掺钕类低温相硼酸镧钪自倍频激光晶体

说明书

本发明属于光电子材料技术领域，特别是涉及作为固态激光器中的激光工作物质的自倍频激光晶体。

倍频是激光技术中经常用到的一种改变激光束输出波长的方法。它通常采用一块专门的非线性光学晶体，置于激光束前面来改变激光束输出波长。能否将激光振荡与倍频作用两种技术集中在同一块晶体上，获得自倍频激光？六十年代Johnson等人在掺Tm³⁺的LiNbO₃同一块晶体上，实现了1853毫微米到927毫微米的自倍频激光输出，但转换效率只达到10^-6数量级(L.F. Johnson and A.A.Ballman，J.Appl.Phys.，40(1969)297)。1989年罗遵度等人研究出高转换效率的NYAB晶体，获得532毫微米的绿色自倍频激光(Luo Zundu(罗遵度)，Jiang Aidong(江爱栋)，Huang Yichuan(黄亦川)，Qiu Minwang(邱闽旺)，Chinese Phys.Lett.，6(1989)440)。但由于晶体自身缺陷引起的晶体质量问题，至今而无实际应用。掺钕的Nd³⁺：LaSc₃(BO₃)₄是一种激光晶体材料，LaSc₃(BO₃)₄晶体具有多种不同的相结构，即C2/c空间群(属于高温相)和R32空间群结构(属于低温相)。具有C2/c空间群的掺钕的Nd³⁺：LaSc₃(BO₃)₄作为LD泵浦的激光晶体材料已被德国的J-P.Meyn等人报导(J-P.Meyn，T.Jensen，G.Huber，IEEE J.Quantum Electronics，30(1994)913)。尽管他们指出，在钕离子浓度高于50at.％的Nd：LaSc₃(BO₃)₄的晶体属于R32空间群，并且观察到倍频效应，但并未真正获得自倍频激光。而且他们只能采用提拉法技术生长出钕离子浓度高于50at.％的Nd³⁺：LaSc₃(BO₃)₄的晶体，无法生长出钕离子低于50at.％的、而且具有R32空间群结构的Nd³⁺：LaSc₃(BO₃)₄晶体。实际上，在钕离子浓度高于50at.％的Nd³⁺：LaSc₃(BO₃)₄的晶体中是无法获得高转换效率的自倍频激光。因为钕离子(Nd³⁺)对550毫微米波长的光有很大的吸收性，钕离子浓度越高，吸收越严重。那么在掺高钕离子浓度的自倍频激光晶体中532毫微米的绿色激光将大部分地被吸收掉。

本发明的目的就在于研制一种高转换效率LD泵浦的掺钕代钪的类低温相Nd³⁺：LaSc_3-xM_x(BO₃)₄(M＝Al或Ga；2.5≥x≥0)新的绿色自倍频激光晶体。

本发明的Nd³⁺：LaSc₃(BO₃)₄晶体属于低温相，掺钕离子浓度在1at.％～25at.％之间，具有R32空间群结构，并具有非线性光学效应，且可作为自倍频激光晶体。

本发明的Nd³⁺：LaSc₃(BO₃)₄晶体属于低温相，掺钕离子浓度在1at.％～25at.％之间，具有Cc空间群结构，并具有非线性光学效应，且可作为自倍频激光晶体。