[其他]兼有受激輻射與可飽和吸收二重特性的激光晶體

無效

• 申請號: 85108844
• 申請日: 1985-12-14
• 公開（公告）號: CN85108844A
• 公開（公告）日: 1987-06-24
• 發明（設計）人: 桂尤喜;冀天來;薛志銀;姚廣濤;張世文;谷幼英
• 申請（專利權）人: 華北光電技術研究所
• 主分類號: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16
• 代理公司: 電子工業部專利服務中心
• 代理人: 逯海英

本發明涉及固體材料領域，特別是釔鋁石榴石〔Y₃Al₅O₁₂，YAG〕激光晶體。

現有技術中的YAG激光晶體，均只具有受激輻射特性，如美國專利3632521及日本專利文獻（公開）51-45996和50-63892公布的YAG晶體，因此當某些用途要求激光器調Q或鎖模運轉時，就必須在運用這些晶體的同時，在諧振腔內介入相應的調Q或鎖模元件。目前，實現脈沖激光器調Q或鎖模運轉的最簡便的方法是在光學諧振腔內置入具有可飽和吸收特性的染料做成的調制器，但這仍然使激光器的結構變得比較復雜了。

許多年來，人們一直在試圖發明一種兼有受激輻射與可飽和吸收二重特性的激光晶體。以簡化調Q或鎖模脈沖激光器的結構。J.Appl.Phys????V.49????No.2????P.533/1978上發表了利用光誘導的方法使紅寶石產生色心效應，獲得紅寶石對激光輻射的非線性可飽和吸收，從而使紅寶石具有這二重特性。由于它是感應色心產生可飽和吸收，因此很不穩定。

本發明人在《中國激光》No.7/1984第441頁上介紹了在YAG中進行特定摻雜可使YAG晶體兼有受激輻射與可飽和吸收二重特性。在《激光與光學》No.1/1984第27頁上介紹了利用不等價陽離子對YAG進行置換摻雜，可以形成穩定的色心，在實用泵浦條件下，可使色心吸收產生飽和。

本發明就是根據上述原理制成的，其目的是為激光器的設計者們提供一種兼有受激輻射與可飽和吸收二重特性的新型激光晶體。

本發明是由摻有釹離子（N³⁺_d）和鎂離子（M²⁺_g）或摻有釹離子（N³⁺_d）和鈣離子（C²⁺_a）的釔鋁石榴石（Y₃Al₅O₁₂.YAG）構成。YAG是一種石榴石型結構的混合氧化物，陽離子在晶格結構中有三種不同的位置，因此，很容易被其它摻雜金屬離子所替代。N³⁺_d摻入YAG中替代Y³⁺后形成激活中心，N³⁺_d在實現4F3/2→4I11/2能態間躍進時可以產生1.06微米波長的輻射。M²⁺_g摻入YAG后替代原晶格中Al³⁺;C²⁺_a摻入YAG后替代Y³⁺。由于M²⁺_g或Ca²⁺與被替代離子的離子半徑及電價數不同，在晶體中會引起擠壓作用和電荷補償效應，造成晶格缺陷形成色心。這些色心在0.9～1.1微米波長范圍內有一吸收帶，并對1.06微米波長的輻射具有可飽和吸收特性，使晶體成為可飽和吸收體。晶體的吸收系數α與摻入YAG中的M²⁺_g或C²⁺_a濃度C_O呈線性關系，α隨C_O的增大而增大（見圖1）。在YAG中同時摻有N³⁺_d和M²⁺_g或N³⁺_d和C²⁺_a或同時摻有N³⁺_d、M²⁺_g、C²⁺_a可使晶體兼有受激輻射與可飽和吸收二重特性，集激活介質與調制元件于一身。

本發明在激光器的制做中具有實際意義，它可以不需其他調制元件而使脈沖激光器實現調Q或鎖模運轉，并可使激光器實現自選橫模和偏振輸出?？珊喕す馄鞯慕Y構，使激光器的制造者們能很方便的獲得激光器的調Q或鎖模運轉。由于晶體的可飽和吸收中心由摻雜產生，因此在正常使用條件下很穩定，不會退色，比用其他方法獲得的自調Q、自鎖模脈沖激光器穩定可靠。

圖1為在YAG中摻入M²⁺_g或C²⁺_a的濃度與晶體對1.06μm波長輻射吸收系數之間的關系;