[发明专利]双包层环形波导激光晶体的制备方法

摘要

本发明公开了一种双包层环形波导激光晶体的制备方法。本发明的有益效果在于，解决了波导激光晶体由于键合面积大，键合面容易出现散射气泡缺陷，制备困难的难题。利用本发明方法，可以稳定地制备出高质量的环形波导激光晶体。

主权项

1.一种双包层环形波导激光晶体的制备方法，其特征在于，步骤包括：(1)采用提拉法生长的YAG晶体、Yb:YAG晶体和泡生法生长的蓝宝石晶体为初始原料，从蓝宝石晶体毛坯上选切外径为10‑40mm和25‑50mm、长度为50‑60mm的晶体棒，从YAG晶体毛坯上分别选取外径为15‑50mm和20‑50mm，长度为50‑60mm的YAG晶体棒，从Yb:YAG晶体毛坯上选取直径为20‑50mm，长度为50‑60mm的Yb:YAG晶体棒；(2)利用机械加工方法，将直径10‑40mm的蓝宝石晶体棒加工成外径为10‑40mm、内径为5‑30mm，外表面锥度为1:200‑500的圆筒，采用古典机械抛光方法对内、外表面进行光学精密抛光处理，外表面粗糙度为0.5nm，光洁度为10‑5级；再将直径15‑50mm的YAG晶体棒加工成内径为10‑40mm、外径为15‑50mm，内表面锥度为1:200‑500的晶体棒，内表面粗糙度为0.5nm，光洁度为10‑5级；(3)将两支晶体筒放于80‑90％浓硫酸洗液中浸泡24h，然后取出用去离子水冲洗干净，并用无水乙醇脱水后，将蓝宝石晶体筒插入到YAG晶体筒中，通过旋转调整，将二者光胶在一起；(4)然后将光胶在一起的复合晶体圆筒竖直放于石墨模具中，圆柱筒内外填入粒径为0.5mm的高纯氧化铝陶瓷球，没过晶体上端20mm，压上压板后，装入真空炉的石墨坩埚中，在石墨模具压板上方施加50kg的重物块，在5×10‑3Pa真空环境中、1300‑1600℃的温度下，恒温20‑40h；(5)降至室温后，取出蓝宝石/YAG复合晶体筒，将蓝宝石/YAG复合晶体圆筒的外层即YAG层均匀减薄至厚度为0.5‑1mm，并将外表面抛光至粗糙度为0.5‑0.7nm、光洁度为10‑5级，锥度为1:200‑500；同时，将直径为20‑50mm的Yb:YAG晶体棒加工成内径为15‑40mm、外径为20‑50mm的晶体圆筒，内表面进行精密抛光处理，粗糙度为0.5nm、光洁度为10‑5级，内表面锥度为1:200‑500；(6)采用80‑90％浓硫酸洗液浸泡复合晶体筒和Yb:YAG晶体筒24‑48h，用去离子水冲洗干净后，将蓝宝石/YAG复合晶体筒插入到Yb:YAG晶体筒中，将二者光胶在一起；然后将光胶在一起的复合晶体圆筒竖直放于石墨模具中，圆柱筒内外填入粒径为0.5mm的高纯氧化铝陶瓷球，没过晶体上端20mm，压上压板后，装入真空炉的石墨坩埚中，在石墨模具压板上方施加50kg的重物块，在5×10‑3Pa真空环境中、1300‑1600℃的温度下，恒温20‑40h；(7)降至室温后，取出蓝宝石/YAG/Yb:YAG复合晶体筒，将蓝宝石/YAG/Yb:YAG复合晶体圆筒的外层(Yb:YAG层)均匀减薄至厚度为50‑300微米，并将外表面抛光至粗糙度为0.5nm、光洁度为10‑5级，锥度为1:200‑500；同时，将直径为20‑50mm的YAG晶体棒加工成内径为15‑40mm、外径为20‑50mm的晶体圆筒，内表面进行精密抛光处理，粗糙度为0.5nm、光洁度为10‑5级，内表面锥度为1:200‑500；(8)采用80‑90％浓硫酸洗液浸泡复合晶体筒和YAG晶体筒24‑48h，用去离子水冲洗干净后，将蓝宝石/YAG/Yb:YAG复合晶体筒插入到YAG晶体筒中，将二者光胶在一起；然后将光胶在一起的复合晶体圆筒竖直放于石墨模具中，圆柱筒内外填入粒径为0.5mm的高纯氧化铝陶瓷球，没过晶体上端20mm，压上压板后，装入真空炉的石墨坩埚中，在石墨模具压板上方施加50kg的重物块，在5×10‑3Pa真空环境中、1300‑1600℃的温度下，恒温20‑40h；(9)降至室温后，取出蓝宝石/YAG/Yb:YAG/YAG复合晶体筒，将蓝宝石/YAG/Yb:YAG/YAG复合晶体圆筒的外层即YAG层均匀减薄至厚度为0.5‑1mm，并外表面抛光至粗糙度为0.5nm、光洁度为10‑5级，锥度为1:200‑500；同时，将直径为25‑50mm的蓝宝石晶体棒加工成内径为15‑40mm、外径为25‑50mm的晶体圆筒，内表面进行精密抛光处理，粗糙度为0.5nm、光洁度为10‑5级，内表面锥度为1:200‑500；(10)采用80‑90％浓硫酸洗液浸泡复合晶体筒和蓝宝石晶体筒24‑48h，用去离子水冲洗干净后，将蓝宝石/YAG/Yb:YAG/YAG复合晶体筒插入到蓝宝石晶体筒中，将二者光胶在一起；然后将光胶在一起的复合晶体圆筒竖直放于石墨模具中，圆柱筒内外填入粒径为0.5mm的高纯氧化铝陶瓷球，没过晶体上端20mm，压上压板后，装入真空炉的石墨坩埚中，在石墨模具压板上方施加50kg的重物块，在5×10‑3Pa真空环境中、1300‑1600℃的温度下，恒温20‑40h；(11)降至室温后，取出蓝宝石/YAG/Yb:YAG/YAG/蓝宝石复合晶体筒，放入大气高温炉中，在1400‑1500℃的温度下退火24h；取出晶体后，对复合晶体圆柱筒的内、外层蓝宝石晶体筒进行减薄和表面加工处理，减薄至厚度为2‑3mm，并将内外表面抛光至表面粗糙度小于1nm、光洁度优于10‑5级水平；然后对复合晶体圆筒的两端进行研磨和抛光处理，加工至长度为50mm，且端面平面度优于λ/4@633nm、光洁度不低于20‑10级、粗糙度小于1nm的水平，两端面平行度小于10秒，端面对侧面垂直度小于5分的水平。