[发明专利]高能辐照制备复合波导被动脉冲激光器的方法

权利要求书

1.高能辐照制备复合波导被动脉冲激光器的方法，步骤如下：

（1）将激光晶体切割成1×1×0.2cm³的块材，激光晶体为Nd:YAG晶体，然后进行光学抛光与清洗；

（2）利用离子束加速器发出的高能重离子，高能重离子为碳离子，沿与抛光面垂直方向呈7°角的方向对Nd:YAG晶体的抛光大面进行两次轰击，第一次碳离子的能量为6MeV，剂量为1×10¹⁵ions/cm²，第二次碳离子的能量为15MeV，剂量为1×10¹⁴ions/cm²，在直接轰击的Nd:YAG晶体的表面形成平面包层光波导，平面包层光波导由外包层、内包层和芯层组成，

（3）在平面包层光波导上采用飞秒激光直写技术写出通道包层光波导，具体为横截面尺寸为30×30μm²矩形的一个直线型通道包层光波导和一个Y分支型通道包层光波导，其中直线型通道包层光波导长度为10mm，Y分支型通道包层光波导的单支和分支的长度分别为3.5mm和6.5mm，分支间隔200μm；

（4）将二维纳米材料转移到通道包层光波导表面，组成复合波导，二维纳米材料为单层石墨烯，使用能量为7.5MeV，剂量为1×10¹⁵ions/cm²的高能碳离子束垂直辐照复合波导，促使单层石墨烯与Nd:YAG光波导紧密结合；

（5）将入射腔镜与出射腔镜固定在步骤（4）高能碳离子束辐照的复合波导两端，组成激光谐振腔，完成复合波导被动脉冲激光器的制备，其中Nd:YAG光波导作为增益介质，单层石墨烯作为可饱和吸收体，激光谐振腔有两个，一个为直线型，一个为Y分支型；

对上述激光谐振腔进行激光泵浦实验，利用一个聚焦透镜将一束波长为810nm的泵浦激光耦合到Nd:YAG光波导中，产生的脉冲激光由物镜收集，并由示波器检测。

2.高能辐照制备复合波导被动脉冲激光器的方法，步骤如下：

（1）将激光晶体切割成1×1×0.2cm³的块材，激光晶体为Yb:YAG晶体，然后进行光学抛光与清洗；

（2）利用离子束加速器发出的高能重离子，高能重离子为氧离子，沿与抛光面垂直方向呈7°角的方向对Yb:YAG晶体的抛光大面进行两次轰击，第一次氧离子的能量为6MeV，剂量为1×10¹⁵ions/cm²，第二次氧离子的能量为15MeV，剂量为1×10¹⁴ions/cm²，在直接轰击的Yb:YAG晶体的表面形成平面包层光波导，平面包层光波导由外包层、内包层和芯层组成；

（3）在平面包层光波导上采用飞秒激光直写技术写出通道包层光波导，具体为横截面尺寸为50×50μm²矩形的一个直线型通道包层光波导和一个Y分支型通道包层光波导，其中直线型通道包层光波导长度为10mm，Y分支型通道包层光波导的单支和分支的长度分别为3.5mm和6.5mm，分支间隔200μm；

（4）将二维纳米材料转移到通道包层光波导表面，组成复合波导，二维纳米材料为6层石墨烯，使用能量为7.5MeV，剂量为1×10¹⁵ions/cm²的高能碳离子束垂直辐照复合波导表面，促使6层石墨烯与Yb:YAG光波导紧密结合；

（5）将入射腔镜与出射腔镜固定在步骤（4）高能碳离子束辐照的复合波导两端，组成激光谐振腔，完成复合波导被动脉冲激光器的制备，其中Yb:YAG光波导作为增益介质，6层石墨烯作为可饱和吸收体，激光谐振腔有两个，一个为直线型，一个为Y分支型；

对上述激光谐振腔进行激光泵浦实验，利用一个聚焦透镜将一束波长为940nm的泵浦激光耦合到Yb:YAG光波导中，产生的脉冲激光由物镜收集，并由示波器检测。

3.高能辐照制备复合波导被动脉冲激光器的方法，步骤如下：

（1）将激光晶体切割成1×1×0.2cm³的块材，激光晶体为Tm:KYW晶体，然后进行光学抛光与清洗；

（2）利用离子束加速器发出的高能重离子，高能重离子为氧离子，沿与抛光面垂直方向呈7°角的方向对Tm:KYW晶体的抛光大面进行两次轰击，第一次氧离子的能量为6MeV，剂量为1×10¹⁵ions/cm²，第二次氧离子的能量为15MeV，剂量为1×10¹⁴ions/cm²，在直接轰击的Tm:KYW晶体的表面形成平面包层光波导，平面包层光波导由外包层、内包层和芯层组成；

（3）在平面包层光波导上采用飞秒激光直写技术写出通道包层光波导，具体为横截面直径为30μm半圆形的一个直线型通道包层光波导和一个Y分支型通道包层光波导，其中直线型通道包层光波导长度为10mm，Y分支型通道包层光波导的单支和分支的长度分别为3.5mm和6.5mm，分支间隔200μm；

（4）将二维纳米材料转移到通道包层光波导表面，组成复合波导，二维纳米材料为石墨烯二硒化钨异质结，使用能量为7.5MeV，剂量为1×10¹⁵ions/cm²的高能碳离子束垂直辐照复合波导表面，促使石墨烯二硒化钨异质结与光波导紧密结合；

（5）将入射腔镜与出射腔镜固定在步骤（4）高能碳离子束辐照的复合波导两端，组成激光谐振腔，完成复合波导被动脉冲激光器的制备，其中Tm:KYW光波导作为增益介质，石墨烯二硒化钨异质结作为可饱和吸收体，激光谐振腔有两个，一个为直线型，一个为Y分支型；

（6）对上述激光谐振腔6进行激光泵浦实验，利用一个聚焦透镜将一束波长为802nm的泵浦激光耦合到Tm:KYW光波导中，产生的脉冲激光由物镜收集，并由示波器检测。