一种可用于1.5微米波段高重频调掺钴q尖晶石晶体
技术领域
1.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：

2.1.56μm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。
3.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。


技术实现要素：

4.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。
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。
6.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℃；s3：烧结的料块放入钢轨内部，加热坩埚使料块熔化，坩埚的加热温度为2100℃-2300℃；s4：采用提拉法在坩埚内部进行晶体生长，生长结束后，自然降温至室温；优选的，提拉法包括以下步骤：（1）将待生长的晶体原料放在耐高温坩埚中加热熔化，调整炉内温度场，使熔体的上部处理过冷状态；（2）通过籽晶杆将籽晶放入坩埚，使籽晶与熔体的表面接触；（3）待籽晶的表面稍熔后，不断的提拉和旋转籽晶杆，使熔体处于过冷状态而结晶于籽晶表面，最终在籽晶表面生成圆柱状的大块单晶体；优选的，掺钴q尖晶石晶体的化学式为co：spinel，重复频率为544khz，脉冲宽度为8.5ns的1.5μm脉冲输出。
7.与现有技术相比，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尖晶石晶体，掺钴q尖晶石晶体的转环效率高，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，作为调q激光晶体及玻璃基础材料，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，高于同类产品20%转化效率。
具体实施方式
8.下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
9.实施例1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尖晶石晶体由以下摩尔份的成分制备而成：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，通过该实施例制备的掺钴q尖晶石晶体转化效率较高，成本较低；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。
10.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℃；s3：烧结的料块放入钢轨内部，加热坩埚使料块熔化，坩埚的加热温度为2100℃-2300℃；s4：采用提拉法在坩埚内部进行晶体生长，生长结束后，自然降温至室温；提拉法包括以下步骤：（1）将待生长的晶体原料放在耐高温坩埚中加热熔化，调整炉内温度场，使熔体的上部处理过冷状态；（2）通过籽晶杆将籽晶放入坩埚，使籽晶与熔体的表面接触；（3）待籽晶的表面稍熔后，不断的提拉和旋转籽晶杆，使熔体处于过冷状态而结晶于籽晶表面，最终在籽晶表面生成圆柱状的大块单晶体；掺钴q尖晶石晶体的化学式为co：spinel，重复频率为544khz，脉冲宽度为8.5ns的1.5μm脉冲输出。
11.实施例2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尖晶石晶体由以下重量份的成分制备而成：氧化钴55份，氧化镁25份，三氧化二铝35份，所述氧化钴、氧化镁以及三氧化二铝之间的配比为1:1:1，通过该实施例制备的掺钴q尖晶石晶体转化效率较高，成本适中；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1.5μm波段人眼安全激光的被动调q开关。
12.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℃；s3：烧结的料块放入钢轨内部，加热坩埚使料块熔化，坩埚的加热温度为2100℃-2300℃；s4：采用提拉法在坩埚内部进行晶体生长，生长结束后，自然降温至室温；提拉法包括以下步骤：
x%:3制备掺钴q尖晶石晶体时，掺钴q尖晶石晶体的转环效率高，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，作为调q激光晶体及玻璃基础材料，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，高于同类产品20%转化效率。
16.上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。