專利名稱：實(shí)現(xiàn)Gd的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與鉬酸釓(以下簡(jiǎn)稱Gd2(MoO4)3)晶體有關(guān)，特別是一種實(shí)現(xiàn)Gd2(MoO4)3晶體周期性疇反轉(zhuǎn)的方法。該晶體的周期性疇反轉(zhuǎn)可用于激光的倍頻輸出。
背景技術(shù)：
1962年Bloembergen等人提出準(zhǔn)相位匹配(Quasi phase matching，以下簡(jiǎn)稱QPM)理論通過(guò)晶體的非線性極化率的周期性調(diào)制(周期性疇反轉(zhuǎn))來(lái)彌補(bǔ)由于折射率色散造成的基波和諧波之間的位相失配，已獲得非線性光學(xué)效應(yīng)的增強(qiáng)。用微結(jié)構(gòu)材料代替均勻材料，用QPM實(shí)現(xiàn)激光倍頻轉(zhuǎn)換效率的增強(qiáng)，在技術(shù)上具有很大的吸引力。利用晶體周期性疇反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)相位匹配較之雙折射相位匹配有一系列主要的優(yōu)點(diǎn)首先由于使用者控制著周期性，它可以選用某一周期來(lái)匹配希望的非線性相互作用；第二，無(wú)需使用正交光束偏振，這意味著非線性系數(shù)不再局限于非對(duì)稱d張量元素；第三，準(zhǔn)相位匹配為臨界相位匹配不存在正交極化傳播光束的雙折射感應(yīng)離散。
另外，還可以在周期極化晶體上設(shè)置多種光柵間距和改變晶體的溫度可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的調(diào)諧。
目前實(shí)現(xiàn)Gd2(MoO4)3晶體周期性疇反轉(zhuǎn)的方法有電子束掃描、離子擴(kuò)散和外電場(chǎng)誘導(dǎo)等方式。它們的缺點(diǎn)是都不能實(shí)現(xiàn)微區(qū)(僅能在微米量級(jí)以上)的周期性相位匹配，并且準(zhǔn)確度不是很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種用于Gd2(MoO4)3晶體周期性疇反轉(zhuǎn)的方法，以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的周期性疇反轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的基本思想是在Gd2(MoO4)3單晶沿
方向上，通過(guò)兩束超強(qiáng)超快激光相互干涉形成的干涉條紋的強(qiáng)電場(chǎng)下實(shí)現(xiàn)極化率反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)疇結(jié)構(gòu)反轉(zhuǎn)，從而形成準(zhǔn)相位匹配。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種實(shí)現(xiàn)Gd2(MoO4)3晶體周期性疇反轉(zhuǎn)的方法，其特征是先將Gd2(MoO4)3晶體片沿極化方向(001)方向拋光，將超強(qiáng)超快激光用分波片分成兩束激光，通過(guò)調(diào)節(jié)激光束的入射角來(lái)改變干涉條紋之間的間距，在超強(qiáng)-超快激光的強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，實(shí)現(xiàn)疇的周期性反轉(zhuǎn)。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)Gd2(MoO4)3晶體周期性疇反轉(zhuǎn)的方法的具體工藝步驟如下<1>先將Gd2(MoO4)3單晶進(jìn)行定向，垂直于
的方向?qū)d2(MoO4)3切成一定厚度的單晶片，經(jīng)拋光(光潔度大于III級(jí))后，通過(guò)退火進(jìn)行單疇化處理，所述的晶體退火溫度為870±20℃；<2>光路調(diào)整，將鈦寶石飛秒激光通過(guò)分光鏡，分成兩束激光，然后經(jīng)透鏡聚焦，達(dá)到9-11J/cm2的能量密度，通過(guò)調(diào)兩束光之間的入射夾角Θ，調(diào)整干涉條紋的寬度；<3>將經(jīng)<1>處理單晶片置于激光束的焦點(diǎn)處，激光輻照該單晶片，其輻照時(shí)間為19-30分鐘，即實(shí)現(xiàn)了Gd2(MoO4)3晶體周期性疇反轉(zhuǎn)。
所述的飛秒激光為800nm，鈦寶石120fs，200kHz激光。
所述的兩束光的入射夾角Θ為37.5°。
所述的飛秒激光輻照的時(shí)間為24±3分鐘。
本發(fā)明的技術(shù)效果是(1)提出了一種用飛秒激光實(shí)現(xiàn)Gd2(MoO4)3單晶周期性疇反轉(zhuǎn)的方法，該方法與先前的實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)相位匹配的方法相比，具有操作方便、精密度較高、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)周期性疇反轉(zhuǎn)。
(2)本發(fā)明提出用于實(shí)現(xiàn)Gd2(MoO4)3單晶周期性疇反轉(zhuǎn)的方法，與先前的方法相比它可以實(shí)現(xiàn)Gd2(MoO4)3單晶片納米級(jí)的周期性疇反轉(zhuǎn)，可以在納米級(jí)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)相位匹配?？蓱?yīng)用于未來(lái)的全光路系統(tǒng)中。


圖1是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)Gd2(MoO4)3晶體周期性疇反轉(zhuǎn)的方法的激光系統(tǒng)示意圖。
圖中M-反光鏡，1-分光鏡， 2，3-凸透鏡，4-光程調(diào)節(jié)器具體實(shí)施方式
圖1是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)Gd2(MoO4)3晶體周期性疇反轉(zhuǎn)的方法的激光系統(tǒng)示意圖。本發(fā)明是利用飛秒激光實(shí)現(xiàn)Gd2(MoO4)3單晶周期性疇反轉(zhuǎn)的具體工藝流程如下<1>先將Gd2(MoO4)3單晶進(jìn)行定向，垂直于
的方向?qū)d2(MoO4)3切成一定厚度的單晶片，經(jīng)拋光(光潔度大于III級(jí))后，通過(guò)退火進(jìn)行單疇化處理，所述的晶體退火溫度為870±20℃；<2>光路調(diào)整，將鈦寶石飛秒激光通過(guò)分光鏡，分成兩束激光，然后經(jīng)透鏡聚焦，達(dá)到9-11J/cm2的能量密度，通過(guò)調(diào)兩束光之間的入射夾角，調(diào)整干涉條紋的寬度；<3>將經(jīng)<1>處理單晶片置于激光束的焦點(diǎn)處，激光輻照該單晶片，其輻照時(shí)間為19-30分鐘，即實(shí)現(xiàn)了Gd2(MoO4)3晶體周期性疇反轉(zhuǎn)。
下面給出一個(gè)具體實(shí)施例飛秒激光為800nm，120fs，200kHz鈦寶石激光，兩束光的入射夾角Θ為37.5°，晶體退火溫度為870℃，飛秒激光輻照的時(shí)間為24分鐘。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)Gd2(MoO4)3晶體周期性疇反轉(zhuǎn)的方法，其特征是先將Gd2(MoO4)3晶體片沿極化方向(001)方向拋光，將超強(qiáng)超快激光用分波片分成兩束激光，通過(guò)調(diào)節(jié)激光束的入射角來(lái)改變干涉條紋之間的間距，在飛秒激光的強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，實(shí)現(xiàn)疇的周期性反轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Gd2(MoO4)3晶體周期性疇反轉(zhuǎn)的方法，其特征是該方法的具體工藝步驟如下<1>先將Gd2(MoO4)3單晶進(jìn)行定向，垂直于
的方向?qū)d2(MoO4)3切成一定厚度的單晶片，經(jīng)拋光(光潔度大于III級(jí))后，通過(guò)退火進(jìn)行單疇化處理，所述的晶體退火溫度為870±20℃；<2>光路調(diào)整，將鈦寶石飛秒激光通過(guò)分光鏡，分成兩束激光，然后經(jīng)透鏡聚焦，達(dá)到9-11J/cm2的能量密度，通過(guò)調(diào)兩束光之間的入射夾角，調(diào)整干涉條紋的寬度；<3>將經(jīng)<1>處理單晶片置于激光束的焦點(diǎn)處，激光輻照該單晶片，其輻照時(shí)間為19-30分鐘，即實(shí)現(xiàn)了Gd2(MoO4)3晶體周期性疇反轉(zhuǎn)。
3根據(jù)權(quán)利要求2所述的Gd2(MoO4)3晶體周期性疇反轉(zhuǎn)的方法，其特征是所述的飛秒激光為800nm，鈦寶石120fs，200kHz激光。
4根據(jù)權(quán)利要求2所述的Gd2(MoO4)3晶體周期性疇反轉(zhuǎn)的方法，其特征是兩束光的入射夾角Θ為37.5°。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Gd2(MoO4)3晶體周期性疇反轉(zhuǎn)的方法，其特征在于所述的飛秒激光輻照的時(shí)間為24±3分鐘。
全文摘要
一種實(shí)現(xiàn)Gd
文檔編號(hào)C30B33/00GK1560333SQ20041001688
公開(kāi)日2005年1月5日 申請(qǐng)日期2004年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月11日
發(fā)明者姜本學(xué), 潘守夔, 趙志偉, 徐軍, 張連翰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所