[发明专利]一种可用于1.5微米波段高重频调掺钴Q尖晶石晶体

说明书

本发明公开了一种可用于1.5微米波段高重频调掺钴Q尖晶石晶体，所述掺钴Q尖晶石晶体由以下成分按化学剂量比制备而成：Co₂O_3x%:MgO_(1‑x%):3Al₂O₃，所述氧化钴、氧化镁以及三氧化二铝之间的配比为x%:1‑x%:3，x=0～0.5。本发明具有以下有益效果：当选用氧化钴，氧化镁，三氧化二铝制备掺钴Q尖晶石单晶体，掺钴调Q尖晶石晶体的在1.5微米波段转换效率高，而且成本适中，该掺钴Q尖晶石晶体采用氧化钴、氧化镁以及三氧化二铝原料制备出掺钴富铝尖晶石，作为1.5微米波段激光器调Q基础材料，独有的被动调Q晶体材料的综合性能好，生产成本低且便于生长，调Q效率高，可实现500kHz高重频。

技术领域

本发明涉及激光通信领域，特别是涉及一种可用于1.5微米波段高重频调掺钴Q尖晶石晶体。

背景技术

1.56μm波段飞秒脉冲激光在激光通信、医疗诊断、微纳加工、精密测量等领域具有广泛的应用价值，特别是通过光学倍频技术，1.56μm倍频激光器可工作钛宝石激光器的输出波段，致其应用场景进一步拓展，当前，钛宝石振荡器和放大器产品发展成熟，在极短脉冲(20fs)和超大能量(1mJ)方面具有显著的指标性优势，相较于钛宝石激光器，掺铒光纤飞秒激光器产品在50-100fs脉冲宽度和10nJ单脉冲能量方面具有显著的性价比优势，进一步综合光纤激光器的高效率、免维护、环境适应性强等优势，掺铒光纤飞秒激光器已成为钛宝石激光器的理想替代光源；

由于光栅压缩器的衍射效率、结构复杂、高阶色散等问题，CPA技术在1.56μm波段的发展并不顺利，此外，考虑到通过增加腔内光纤长度较容易降低脉冲重复频率，即可利用啁啾脉冲振荡技术直接从振荡器产生高能量超短脉冲，分离脉冲放大或称为相干脉冲合成技术已逐渐成为1.03μm波段产生千瓦平均功率超短脉冲的主要手段，该技术基于偏振分束将种子光进行能量分配，分别注入多个放大器中进行能量提升，可按比例降低放大器中脉冲的峰值功率，进而有效管理放大脉冲非线性效应。应用领域包括1.5μm车载激光雷达、民用激光测距及军事激光测距。

现有技术存在以下不足：现有钛宝石镜体的生产成本高且不易生长，调Q转换效率低，饱和吸收性差。

发明内容

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：本发明提供一种可用于1.5微米波段高重频调掺钴Q尖晶石晶体，与现有技术不同的是，所述掺钴Q尖晶石晶体由以下剂量比制备而成：Co₂O_3x%:MgO_(1-x%):3Al₂O₃，所述氧化钴、氧化镁以及三氧化二铝之间的配比为x%:1-x%:3，x=0～0.5。

优选的，区别于目前比较成熟的两种被调Q晶体MgA1O和LaMgA1O，该掺钴Q尖晶石晶体采用氧化钴、氧化镁以及三氧化二铝原料制备出掺钴富铝尖晶石，作为调Q激光晶体及玻璃基础材料，独有的被动调Q晶体材料克服了现有技术中使用的掺Co离子的被动调Q晶体材料的综合性能欠佳的不足，改善了生产成本高且不易生长，调Q效率低，部分晶体还具有各向异性等方面特性，高于同类产品20%转化效率，被动调Q晶体Co：Spinel，满足应用要求，被动调Q晶体材料在近红外波段有较强的吸收，有效可饱和吸收带覆盖1.3-1.6μm，具有很好的可饱和吸收特性，应用于1.34μm激光器，特别是1.544μm人眼安全激光的被动调Q开关。

本发明还提供一种可用于1.5微米波段高重频调掺钴Q尖晶石晶体的制备方法，与现有技术不同的是，包括以下步骤：

S1：氧化钴、氧化镁以及三氧化二铝原料置于干燥设备干燥后，按照1:1:1的配比放入混合筒内部混合，干燥设备的干燥温度设置为45℃，干燥时间为30min，混合筒转速设置为500r/min，混合时间为1.5h；

S2：混合完成的原料放入模具内部压制成块，并将料块放入煅烧炉内部烧结，煅烧炉内部温度设置为1500℃-1600℃；