【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于激光元件制備，具體涉及一種自調q復合激光元件及其制備方法，還涉及該自調q復合激光元件在自調q激光器中的應用。
技術介紹
1、激光調q技術是一種提高激光峰值功率的方法，它通過將激光能量壓縮到極窄的脈沖中來實現。這種技術基于特殊的光學元件-q開關，能夠在特定時刻快速改變激光諧振腔的q值，從而控制激光的振蕩和輸出。調q技術的核心原理是，在泵浦開始后，通過降低諧振腔的q值來阻止激光振蕩，使得工作物質中的粒子數反轉程度不斷積累。當積累到一定程度后，突然增大q值，使得激光振蕩迅速發生，并將積累的能量在很短的時間內釋放出來，形成高峰值功率和窄脈沖寬度的激光輸出。
2、實現激光調q技術的方法主要分為主動調q和被動調q。其中，主動調q技術是通過在激光諧振腔中主動引入一個調制器來實現q值的動態調整。被動調q技術則是利用非線性光學材料的飽和吸收效應來實現快速的調q。在被動調q中，不需要外部觸發器，而是依靠光學材料自身的特性來實現脈沖生成。被動調q技術因其簡單性、低成本和高穩定性而受到青睞。
3、在被動調q技術中，co:mgal2o4在1.2～1.6μm范圍內具有優異的飽和吸收特性，是該波段固體激光被動調q首選的材料。由于在被動調q激光輸出時通常采用激光增益材料和飽和吸收體分立式的結構構建激光諧振腔，這種方式不僅增加了激光增益介質和可飽和吸收體之間熱傳導的難度，而且增加了激光諧振腔的長度，進而增加了激光腔內損耗。另一方面，隨著激光功率的升高，激光增益材料的廢熱較高，成為導致激光的光束質量變差的主要原因，如何將熱量快
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的首要目的在于提供一種自調q復合激光元件，該自調q復合激光元件能夠改善激光材料的熱負荷，縮短激光諧振腔的腔長，提高激光器的效果，解決調q激光系統結構分立及激光增益介質廢熱聚集的問題。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、本專利技術第一方面提供了一種自調q復合激光元件，所述自調q復合激光元件包括：
4、基體，所述基體為摻雜石榴石晶體和/或陶瓷，所述石榴石晶體和/或陶瓷的組成為a3b5o12，其中，a為y、lu、gd、sc中的任意一種或兩種，b為al、ga中的任意一種或兩種；且摻雜元素為yb和er，或者er，或者nd；
5、鍵合在所述基體前端的第一鍵合體，所述第一鍵合體為mgal2o4晶體和/或陶瓷；
6、以及鍵合在所述基體后端的第二鍵合體，所述第二鍵合體為co:mgal2o4晶體和/或陶瓷。
7、本專利技術中通過在摻雜石榴石晶體和/或陶瓷的前端和后端分別鍵合mgal2o4晶體和/或陶瓷以及co:mgal2o4晶體和/或陶瓷，形成一體化復合激光元件，其不僅能夠改善激光材料的熱負荷，解決調q激光系統結構分立及激光增益介質廢熱聚集的問題。并且可以縮短激光諧振腔的腔長，提高激光器的效率。
8、在本專利技術中，所述摻雜石榴石晶體和/或陶瓷的組成為yb,er/er/nd:a3b5o12，具體的說，可以為單獨的摻雜er，或者單獨的摻雜nd，或者摻雜y和er。其中，組成為a3b5o12的石榴石是本領域中熟知的立方晶系的礦物材料，其中a和b分別代表不同的陽離子，a陽離子與氧原子形成八配位，意味著a陽離子周圍有八個氧原子。這種配位方式在晶體結構中起到了關鍵的作用，因此決定了晶體的對稱性和穩定性。同時，b陽離子則以八面體的形式存在，這意味著b陽離子周圍有六個氧原子，形成一個正八面體的結構。a和b均可采用本領域中熟知的陽離子，例如在本專利技術的一些具體的實施方式中，a為y，或lu，或gdxsc1-x，或yxsc1-x，或luxsc1-x；b為al，或ga，或alyga1-y；其中，0≤x，y≤1。在本專利技術中具體可提及的石榴石晶體和/或陶瓷的實例有釓鎵石榴石(gd3ga5o12)或釔鋁石榴石(y3al5o12)或釓鈧鎵石榴石(gd3sc2ga3o12)或釓鈧鋁石榴石(gd3sc2al3o12)，但并不限于此。此外，可以理解的是，所述石榴石晶體和/或陶瓷中，摻雜元素的濃度為本領域中常規濃度，這里不再具體限定。
9、在本專利技術中，所述自調q復合激光元件可根據需要切割為本領域中常規的元件形狀，在本專利技術的一些具體的實施方式中，其為正四棱柱或圓柱形，但并不限于此。其中，圖1中示出了一具體實施方式中，自調q復合激光元件的結構示意圖。
10、可以理解的是，所述自調q復合激光元件具體的基體、第一鍵合體和第二鍵合體的尺寸可根據需要進行設計，但需要保證基體、第一鍵合體和第二鍵合體的橫截面積相等，即所述基體與第一鍵合體、第二鍵合體的相鍵合的界面的尺寸相同。并且，較優的，所述基體的長度大于第一鍵合體、第二鍵合體的長度。例如在本專利技術的一些具體的實施案例中，所述基體的尺寸為(4～10)mm×(4～10)mm×(8～25)mm，所述第一鍵合體、第二鍵合體的尺寸分別為(4～10)mm×(4～10)mm×(2.5～5)mm。
11、本專利技術第二方面提供了一種如前文所述的自調q復合激光元件的制備方法，包括以下步驟：
12、分別制備基體、第一鍵合體和第二鍵合體；
13、將所述第一鍵合體和所述基體的前端面鍵合，將所述第二鍵合體和所述基體的后端面鍵合，獲得所述自調q復合激光元件。
14、在本專利技術中，所述基體、第一鍵合體和第二鍵合體均可采用本領域中熟知的工藝制備得到，而沒有特別的限定。例如在本專利技術的一些具體的實施方式中，所述基體、第一鍵合體和第二鍵合體為晶體，則可以采用常規的晶體制備方法如提拉法生長制得。在本專利技術的另一些具體的實施方式中，所述所述基體、第一鍵合體和第二鍵合體為陶瓷，則可以采用常規的陶瓷制備方法如高溫燒結法制得。
15、進一步方案，本專利技術中所述的鍵合可采用本領域中熟知的鍵合方式，如光學透明的化學粘合劑鍵合、低熔點金屬鍵合、擴散鍵合、光膠鍵合等來實現，在本專利技術的一些優選的實施方式中，所述的鍵合采用光膠鍵合工藝，所述光膠鍵合工藝包括以下步驟：
16、將所述基體的前端面、后端面，所述第一鍵合體、第二鍵合體的鍵合面分別拋光至可光膠條件；
17、清潔拋光后的表面，并采用紫外光照射清潔后的表面，隨后將第一鍵合體與基體的前端面、第二鍵合體與基體的后端面分別進行光膠；
18、將光膠后的復合元件依次進行高溫燒結、退火，制得自調q復合激光元件。
19、其中，本文中所述的可光膠條件是指表面的平面度≥λ/10@633nm，粗糙度ra≥0.5nm，光學疵病為0級。
20、本文中所述的清潔是指通過采用h3po4、h2so4或h2so4+h2o2等化學試劑對拋光后的表面進行清潔，以達到去除表面殘留的拋光粉或拋光液的目的。
21、進一步的，在本文中通過紫外光照射清潔后的表面以增加表面懸空鍵數量。在本專利技術的一些具體的實施方式中，可采用波長193nm準分子激光照射，能本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種自調Q復合激光元件，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的自調Q復合激光元件，其特征在于，所述基體中，A為Y，或Lu，或GdxSc1-x，或YxSc1-x，或LuxSc1-x；B為Al，或Ga，或AlyGa1-y；其中，0≤x，y≤1。
3.如權利要求1所述的自調Q復合激光元件，其特征在于，所述自調Q復合激光元件為正四棱柱或圓柱。
4.如權利要求1所述的自調Q復合激光元件，其特征在于，所述基體與第一鍵合體、第二鍵合體的相鍵合的界面的尺寸相同。
5.一種如權利要求1-4任一項所述的自調Q復合激光元件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述基體、第一鍵合體和第二鍵合體為晶體，則采用提拉法生長制得；
7.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述鍵合采用光膠鍵合工藝，所述光膠鍵合工藝包括以下步驟：
8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述可光膠條件是指表面的平面度≥λ/10@633nm，粗糙度Ra≥0.5nm，光學疵病為0級。
...【技術特征摘要】
1.一種自調q復合激光元件，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的自調q復合激光元件，其特征在于，所述基體中，a為y，或lu，或gdxsc1-x，或yxsc1-x，或luxsc1-x；b為al，或ga，或alyga1-y；其中，0≤x，y≤1。
3.如權利要求1所述的自調q復合激光元件，其特征在于，所述自調q復合激光元件為正四棱柱或圓柱。
4.如權利要求1所述的自調q復合激光元件，其特征在于，所述基體與第一鍵合體、第二鍵合體的相鍵合的界面的尺寸相同。
5.一種如權利要求1-4任一項所述的自調q復合激光元件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6....
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫貴花，張慶禮，高進云，王小飛，孫彧，谷長江，黃曉娜，
申請(專利權)人：中國科學院合肥物質科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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