專利名稱:摻鐿釓鎵石榴石平面光波導的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及平面光波導,特別是一種摻鐿釓鎵石榴石平面光波導的制備方法,具體地涉及到在純YAG單晶襯底上生長一層Yb3+:GGG單晶薄膜,這是一種優(yōu)良的平面光波導材料。Yb3+:GGG平面光波導是優(yōu)異的激光、光電材料,具有十分廣泛的應(yīng)用前景。
背景技術(shù):
Yb3+離子為最簡單的激活離子,僅有一個基態(tài)和一個激發(fā)態(tài)。其優(yōu)點是1.Yb3+離子吸收帶在0.9-1.1μm波長范圍,能與InGaAs激光二極管泵浦源耦合,且吸收帶寬;2.量子缺陷低;3.不存在激發(fā)態(tài)吸收和上轉(zhuǎn)換,光轉(zhuǎn)換效率高;4.熒光壽命長,有利于儲能。
脈沖激光沉積方法最近已經(jīng)在光電子領(lǐng)域取得了很大的應(yīng)用。單晶光波導與體單晶相比具有小的激光閾值和高的增益。由于GGG晶體具有比YAG高得多的折射率(nGGG=1.2377,nYAG=1.2016)和小的失配率(小于2.9%),所以很容易制成性能優(yōu)良的光波導。但是采用現(xiàn)有技術(shù)生長的大塊Yb3+:GGG晶體,應(yīng)用于集成光學等領(lǐng)域,要加工成微米量級晶片,這是十分困難的事。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服在先技術(shù)生長的大塊Yb3+:GGG晶體難以加工成微米量級晶片的問題,提供一種摻鐿釓鎵石榴石平面光波導的制備方法,以滿足微光學領(lǐng)域和日益發(fā)展的激光技術(shù)及集成光學的需要。
本發(fā)明摻鐿釓鎵石榴石平面光波導的制備方法是采用脈沖激光沉積(PLDpulsed laser deposition)的方法,用ArF準分子激光器,通過透鏡將能量密度聚光后,經(jīng)光學窗口照射到裝置內(nèi)的Yb3+:GGG多晶靶材,使表層分子熔蒸出來,到達純YAG襯底上成膜。
本發(fā)明所用的脈沖激光沉積法制備Yb3+:GGG平面光波導的裝置示意圖見圖1,將ArF準分子激光(激光波長為193nm)通過透鏡聚光,經(jīng)光學窗口照射到裝置內(nèi)的Yb3+:GGG多晶靶材,靶材吸收激光后,由于電子激勵而成為高溫熔融狀態(tài),使材料表面數(shù)十納米被蒸發(fā)氣化,氣體狀的微粒以柱狀被放出并擴散,在離靶材的表面數(shù)厘米處相對放置的適當被加熱的純YAG襯底上附著、堆積從而淀積成Yb3+:GGG薄膜。
本發(fā)明的Yb3+:GGG平面光波導的制備方法的具體工藝流程如下<1>將清洗的雙面拋光或單面拋光的純YAG襯底及Yb3+:GGG多晶靶材送入脈沖激光淀積裝置的腔內(nèi);<2>將腔內(nèi)抽成超高真空,然后充入氧氣氣氛;<3>對YAG襯底進行加熱,升溫至500~900℃,將ArF準分子激光通過透鏡聚焦光,經(jīng)光學窗口照射到裝置腔內(nèi)的Yb3+:GGG多晶靶材,表層分子熔蒸后在純YAG襯底上成膜,緩慢降至室溫后,即可得到高質(zhì)量的Yb3+:GGG薄膜。
本發(fā)明與在先技術(shù)生長Yb3+:GGG體單晶相比,采用提拉法或坩堝下降法生長的高質(zhì)量純YAG作為襯底,在純YAG襯底上生長出符合需要的微米量級Yb3+:GGG平面光波導,克服了采用在先技術(shù)生長體單晶加工困難的問題,極大的節(jié)省了材料。本發(fā)明適宜批量生產(chǎn),能夠滿足激光技術(shù)迅猛發(fā)展的市場需求,具有良好的經(jīng)濟效益。
圖1是本發(fā)明方法采用的脈沖激光沉積(PLD)裝置的示意圖。
具體實施例方式
實施例1用上述的脈沖激光沉積(PLD)制備Yb3+:GGG單晶薄膜的裝置和具體的工藝流程<1>將清洗的尺寸為10×10mm2,雙面拋光的純YAG襯底及Yb3+:GGG多晶靶材送入脈沖激光淀積系統(tǒng);<2>將腔內(nèi)抽成超高真空,然后充入氧氣氣氛;<3>對襯底進行加熱,升溫至600℃,將脈寬25ns的ArF準分子激光器通過透鏡以10J/cm2的能量密度聚光,經(jīng)光學窗口照射到裝置內(nèi)的Yb3+:GGG多晶靶材,靶材表層分子熔蒸后在純YAG襯底上成膜,緩慢降溫后即可得到高質(zhì)量的Yb3+:GGG薄膜。
實施例2用上述的脈沖激光沉積(PLD)制備Yb3+:GGG單晶薄膜的裝置和具體的工藝流程<1>將清洗的尺寸為10×10mm2,雙面拋光的純YAG襯底及Yb3+:GGG多晶靶材送入脈沖激光淀積系統(tǒng);<2>將腔內(nèi)抽成超高真空,然后充入氧氣氣氛;<3>對襯底進行加熱,升溫至900℃,將脈寬25ns的ArF準分子激光器通過透鏡以10J/cm2的能量密度聚光,經(jīng)光學窗口照射到裝置內(nèi)的Yb3+:GGG多晶靶材,靶材表層分子熔蒸后在純YAG襯底上成膜,緩慢降溫后即可得到高質(zhì)量的Yb3+:GGG平面光波導。
實施例3用上述的脈沖激光沉積(PLD)制備Yb3+:GGG單晶薄膜的裝置和具體的工藝流程<1>將清洗的尺寸為10×10mm2,雙面拋光的純YAG襯底及Yb3+:GGG多晶靶材送入脈沖激光淀積系統(tǒng);<2>將腔內(nèi)抽成超高真空,然后充入氧氣氣氛;<3>對襯底進行加熱,升溫至800℃,將脈寬25ns的ArF準分子激光器通過透鏡以10J/cm2的能量密度聚光,經(jīng)光學窗口照射到裝置內(nèi)的Yb3+:GGG多晶靶材,靶材表層分子熔蒸后在純YAG襯底上成膜,緩慢降溫后即可得到高質(zhì)量的Yb3+:GGG平面光波導。
實施例4用上述的脈沖激光沉積(PLD)制備Yb3+:GGG單晶薄膜的裝置和具體的工藝流程<1>將清洗的尺寸為10×10mm2,雙面拋光的純YAG襯底及Yb3+:GGG多晶靶材送入脈沖激光淀積系統(tǒng);<2>將腔內(nèi)抽成超高真空,然后充入氧氣氣氛;<3>對襯底進行加熱,升溫至500℃,將脈寬25ns的ArF準分子激光器通過透鏡以10J/cm2的能量密度聚光,經(jīng)光學窗口照射到裝置內(nèi)的Yb3+:GGG多晶靶材,靶材表層分子熔蒸后在純YAG襯底上成膜,緩慢降溫后,即可得到高質(zhì)量的Yb3+:GGG平面光波導。
權(quán)利要求
1.一種摻鐿釓鎵石榴石平面光波導的制備方法,其特征在于選取Yb3+:GGG多晶靶材,在純YAG單晶襯底上生長一層Yb3+:GGG平面光波導。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻鐿釓鎵石榴石平面光波導的制備方法,其特征在于包括如下具體步驟<1>將清洗的雙面拋光或單面拋光的純YAG單晶襯底及Yb3+:GGG多晶靶材送入脈沖激光淀積裝置腔內(nèi);<2>將腔內(nèi)抽成超高真空,然后充入氧氣氣氛;<3>對襯底進行加熱,升溫至500~900℃,將ArF準分子激光器通過透鏡聚光,經(jīng)光學窗口照射到裝置內(nèi)的Cr4+,Yb3+:GGG多晶靶材,靶材表層分子熔蒸后,在純YAG單晶襯底上成膜,緩慢降至室溫后即可得到高質(zhì)量的Yb3+:GGG平面光波導。
全文摘要
一種摻鐿釓鎵石榴石平面光波導的制備方法,它是采用脈沖激光沉積法,將Yb
文檔編號G02B6/10GK1614453SQ200410084638
公開日2005年5月11日 申請日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者趙志偉, 姜本學, 徐軍 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所