專利名稱：激光棒端接Cr⁴⁺YAG的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了在激光棒的一端直接生長(zhǎng)Cr4+ = YAG的制備工藝，屬于單晶生長(zhǎng)技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
短脈沖激光在航天航空、工業(yè)、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。納秒量級(jí)激 光脈沖可以通過調(diào)Q技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，亞納秒激光脈沖可通過鎖模技術(shù)獲得。被動(dòng)調(diào)Q和被動(dòng) 鎖摸技術(shù)都是利用可飽和吸收體對(duì)入射光的非線性吸收效應(yīng)對(duì)腔內(nèi)不同脈沖的損耗進(jìn)行 調(diào)制。相對(duì)于主動(dòng)調(diào)Q技術(shù)，由于省去了外部的調(diào)制設(shè)備，因而具有價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可 調(diào)性好，容易操作等優(yōu)點(diǎn)。Cr:YAG單晶吸收截面大，弛豫時(shí)間短，激發(fā)態(tài)吸收小，物理化學(xué) 性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，是目前近紅外光波段應(yīng)用最廣泛的調(diào)Q材料。為減小器件尺寸和增加穩(wěn) 定性，人們已用化學(xué)膠合技術(shù)將Cr:YAG與激光棒相連接，經(jīng)加熱將激光工作物質(zhì)與激光調(diào) Q材料組成統(tǒng)一的激光器件，稱為鍵合技術(shù)[李菊芬，應(yīng)用光學(xué)，2010，31(1) :148]。但是， 鍵合技術(shù)存在以下問題對(duì)晶體加工要求異常嚴(yán)格，而且雖然是高溫加壓粘接，仍難以達(dá)到 界面的原子級(jí)的完整晶體化，長(zhǎng)期使用會(huì)在接縫處產(chǎn)生變形，不僅影響激光光束質(zhì)量，嚴(yán)重 的還會(huì)發(fā)生分離脫落，降低使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決上述問題，提供一種在激光棒一端直接生長(zhǎng)Cr4+ = YAG晶體 的制備工藝。因?yàn)槭峭|(zhì)材料，都是金乙鋁石榴石，可以達(dá)到晶格基本一致的完整晶體。所采用的技術(shù)方案為將按照常規(guī)方法加工好的激光棒Nd:YAG直接在Cr:YAG溶 體中接晶，等徑生長(zhǎng)到一定尺寸時(shí)提出液面，降溫冷卻至室溫，再研磨、拋光、鍍膜，成為帶 調(diào)Q元件的激光棒。本發(fā)明的激光棒端接Cr4+ = YAG的制備工藝，包括以下步驟(1)按照常規(guī)加工方法定向、切割，滾圓加工好激光棒Nd:YAG ；(2)將上述激光棒從頂部放入常規(guī)配比Cr:YAG的熔融液體中，激光棒邊緣微熔后 以常規(guī)單晶生長(zhǎng)工藝生長(zhǎng)出所需長(zhǎng)度的Cr:YAG單晶，得到端接Cr:YAG激光棒；(3)激光棒埋入Al2O3粉中，在1350°C中保溫24h退火后，得到端接Cr4+ = YAG ；(4)按所需透過率，經(jīng)計(jì)算后進(jìn)行切割、拋光、鍍膜后成為具有調(diào)Q功能的輸出短 脈沖激光棒。本發(fā)明達(dá)到了以下技術(shù)效果(1)直接生長(zhǎng)端接Cr4+ = YAG激光棒，在摻Nd3+和摻Cr4+晶體之間無任何機(jī)械接縫， 避免了粘接法產(chǎn)生的各種缺陷，其晶格構(gòu)造完全相同，物理機(jī)械性能整體保持了一致性；(2)獲得具有短脈沖輸出的端接Cr4+ = YAG調(diào)Q激光棒，改善了激光光束質(zhì)量，提高 了效率，能有效延長(zhǎng)激光晶體的使用壽命，增大了激光的平均輸出功率和激光脈沖重復(fù)頻 率；
(3)晶體調(diào)Q部分吸收值可根據(jù)不同要求由長(zhǎng)度確定，增加了器件的適應(yīng)性和靈 活性；(4)晶體性能測(cè)試采用激光領(lǐng)域的常規(guī)測(cè)試方法，其測(cè)試結(jié)果見表1。結(jié)果說明本 發(fā)明能滿足激光晶體工業(yè)應(yīng)用的要求。
權(quán)利要求
激光棒端接Cr4+:YAG的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟(1)按照常規(guī)加工方法定向、切割，滾圓加工好激光棒Nd:YAG；(2)將上述激光棒從頂部放入常規(guī)配比Cr:YAG的熔融液體中，激光棒邊緣微熔后以常規(guī)單晶生長(zhǎng)工藝生長(zhǎng)出所需長(zhǎng)度的Cr:YAG單晶，得到端接Cr:YAG激光棒；(3)激光棒埋入Al2O3粉中，在1350℃中保溫24h退火后，得到端接Cr4+:YAG；(4)按所需透過率，經(jīng)計(jì)算后進(jìn)行切割、拋光、鍍膜后成為具有調(diào)Q功能的輸出短脈沖激光棒。
全文摘要
本發(fā)明公開了激光棒端接Cr4+:YAG的制備工藝，屬于單晶生長(zhǎng)技術(shù)領(lǐng)域。具體工藝包括將按照常規(guī)方法加工好的激光棒Nd:YAG直接在Cr:YAG溶體中接晶，等徑生長(zhǎng)到一定尺寸時(shí)提出液面，降溫冷卻至室溫，再研磨、拋光、鍍膜，成為帶調(diào)Q元件的激光棒。本發(fā)明避免了粘接法產(chǎn)生的各種缺陷，其晶格構(gòu)造完全相同，物理機(jī)械性能整體保持了一致性，晶體調(diào)Q部分吸收值可根據(jù)不同要求由長(zhǎng)度確定，增加了器件的適應(yīng)性和靈活性。
文檔編號(hào)C30B33/02GK101944703SQ20101024186
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者臧競(jìng)存 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)