[发明专利]磷化锗锌光参量振荡元件的制作方法

摘要

磷化锗锌光参量振荡元件的制作方法，它涉及光参量振荡元件的制作方法。本发明是要解决现有的晶体对于3～5μm中红外波段激光输出功率低的问题。方法：测定晶体的晶面、晶向，然后按抽运波矢与晶体光轴的夹角θ及ψ角将晶体切割成晶体坯料，然后粗抛、精抛，再用真空镀膜法在通光面上先镀连接层，再以ZnSe、ZnS、ZnTe、LaF3、YF3或HfF4为膜层材料，镀在1.9μm～2.2μm波长内的反射率R＜1％，在3.5μm～4.8μm波长内的反射率R＜0.3％的增透膜，得到磷化锗锌光参量振荡元件。该元件的损伤阈值大于2.0J/cm2，实现功率十瓦以上的3～5μm中红外激光输出，用于中、远红外激光器中。

主权项

磷化锗锌光参量振荡元件的制作方法，其特征在于磷化锗锌光参量振荡元件的制作方法按以下步骤进行：一、晶体定向：先用X射线定向仪采用“十”字测定的方法测定出磷化锗锌晶体的(100)晶面或(110)晶面，晶向<001>，并在晶体表面标记；二、晶体切割：按I类磷化锗锌光参量振荡元件的抽运波矢与晶体光轴的夹角θ为48°、51.5°、53.5°、55°或57.5°，ψ角为0°或90°或者按II类磷化锗锌光参量振荡元件的抽运波矢与晶体光轴的夹角θ为90°或63.5°，ψ角为45°，用内圆切割机按照磷化锗锌光参量振荡元件尺寸要求先沿标记的晶面(100)或晶面(110)将晶锭切割成晶片，即保证元件的ψ角；再用金刚石线切割机按θ角度要求将晶片切割成磷化锗锌光参量振荡元件尺寸要求的四棱柱，根据元件长度要求再一次旋转金刚石线切割机工作台90°切割出四棱柱的上、下底面作为通光面，并使底面与四棱柱侧棱垂直，得到晶体坯料；整个切割过程保证各个切面的定向误精度＜20′，通光面的有效通光孔径＞80％，通光面平行度≤2′、垂直度≤15′；三、晶体粗抛：将步骤二切割出的晶体坯料的通光面用抛光机，在温度为25℃～28℃、研磨压力为100g/cm2～200g/cm2、转速为40～70转/分的条件下，依次用W10、W5和W3.5磨料研磨，研磨时间为20min～50min，使通光面表面光洁，无明显划痕；四、晶体精抛：在温度为25℃～28℃、抛光压力为100g/cm2～500g/cm2、转速为40～70转/分的条件下，以甘油为冷却剂，以沥青盘为抛光盘，将经步骤三粗抛的晶体坯料的通光面用抛光机依次用磨料粒度为1μm、0.5μm和0.25μm的抛光液抛光，至通光面的表面粗糙度Rq≤1nm、平整度≤λ/6；五、将经步骤四精抛的晶体坯料的通光面用H2O2和乙醇清理干净，然后用真空蒸镀方式在其通光面表面镀1.9μm～2.2μm和3.5μm～4.8μm的AR膜，镀膜过程为：将晶体坯料用夹具固定在真空蒸镀机的工件盘上，用离子源轰击晶体坯料，工件盘的烘烤温度为100℃～300℃，先在晶体通光面镀厚度为20nm～200nm的连接层；再真空蒸镀AR膜，AR膜以ZnSe、ZnS、ZnTe、LaF3、YF3和HfF4中的任意两种为膜层材料，蒸镀方式为坩埚加热蒸发或电子束加热，镀膜参数：真空室压强为10‑2～10‑4Pa，沉积速率为0.3～5.0nm/s，膜层总厚度为500nm～2000nm，AR膜在1.9μm～2.2μm波长范围内的反射率R＜1％，在3.5μm～4.8μm波长范围内的反射率R＜0.3％，得到磷化锗锌光参量振荡元件。