專利名稱：摻鐿釓鎵石榴石平面光波導(dǎo)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及平面光波導(dǎo)，特別是一種摻鐿釓鎵石榴石平面光波導(dǎo)的制備方法，具體地涉及到在純YAG單晶襯底上生長(zhǎng)一層Yb3+:GGG單晶薄膜，這是一種優(yōu)良的平面光波導(dǎo)材料。Yb3+:GGG平面光波導(dǎo)是優(yōu)異的激光、光電材料，具有十分廣泛的應(yīng)用前景。
背景技術(shù)：
Yb3+離子為最簡(jiǎn)單的激活離子，僅有一個(gè)基態(tài)和一個(gè)激發(fā)態(tài)。其優(yōu)點(diǎn)是1.Yb3+離子吸收帶在0.9-1.1μm波長(zhǎng)范圍，能與InGaAs激光二極管泵浦源耦合，且吸收帶寬；2.量子缺陷低；3.不存在激發(fā)態(tài)吸收和上轉(zhuǎn)換，光轉(zhuǎn)換效率高；4.熒光壽命長(zhǎng)，有利于儲(chǔ)能。
脈沖激光沉積方法最近已經(jīng)在光電子領(lǐng)域取得了很大的應(yīng)用。單晶光波導(dǎo)與體單晶相比具有小的激光閾值和高的增益。由于GGG晶體具有比YAG高得多的折射率(nGGG＝1.2377，nYAG＝1.2016)和小的失配率(小于2.9％)，所以很容易制成性能優(yōu)良的光波導(dǎo)。但是采用現(xiàn)有技術(shù)生長(zhǎng)的大塊Yb3+:GGG晶體，應(yīng)用于集成光學(xué)等領(lǐng)域，要加工成微米量級(jí)晶片，這是十分困難的事。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服在先技術(shù)生長(zhǎng)的大塊Yb3+:GGG晶體難以加工成微米量級(jí)晶片的問(wèn)題，提供一種摻鐿釓鎵石榴石平面光波導(dǎo)的制備方法，以滿足微光學(xué)領(lǐng)域和日益發(fā)展的激光技術(shù)及集成光學(xué)的需要。
本發(fā)明摻鐿釓鎵石榴石平面光波導(dǎo)的制備方法是采用脈沖激光沉積(PLDpulsed laser deposition)的方法，用ArF準(zhǔn)分子激光器，通過(guò)透鏡將能量密度聚光后，經(jīng)光學(xué)窗口照射到裝置內(nèi)的Yb3+:GGG多晶靶材，使表層分子熔蒸出來(lái)，到達(dá)純YAG襯底上成膜。
本發(fā)明所用的脈沖激光沉積法制備Yb3+:GGG平面光波導(dǎo)的裝置示意圖見(jiàn)圖1，將ArF準(zhǔn)分子激光(激光波長(zhǎng)為193nm)通過(guò)透鏡聚光，經(jīng)光學(xué)窗口照射到裝置內(nèi)的Yb3+:GGG多晶靶材，靶材吸收激光后，由于電子激勵(lì)而成為高溫熔融狀態(tài)，使材料表面數(shù)十納米被蒸發(fā)氣化，氣體狀的微粒以柱狀被放出并擴(kuò)散，在離靶材的表面數(shù)厘米處相對(duì)放置的適當(dāng)被加熱的純YAG襯底上附著、堆積從而淀積成Yb3+:GGG薄膜。
本發(fā)明的Yb3+:GGG平面光波導(dǎo)的制備方法的具體工藝流程如下<1>將清洗的雙面拋光或單面拋光的純YAG襯底及Yb3+:GGG多晶靶材送入脈沖激光淀積裝置的腔內(nèi)；<2>將腔內(nèi)抽成超高真空，然后充入氧氣氣氛；<3>對(duì)YAG襯底進(jìn)行加熱，升溫至500～900℃，將ArF準(zhǔn)分子激光通過(guò)透鏡聚焦光，經(jīng)光學(xué)窗口照射到裝置腔內(nèi)的Yb3+:GGG多晶靶材，表層分子熔蒸后在純YAG襯底上成膜，緩慢降至室溫后，即可得到高質(zhì)量的Yb3+:GGG薄膜。
本發(fā)明與在先技術(shù)生長(zhǎng)Yb3+:GGG體單晶相比，采用提拉法或坩堝下降法生長(zhǎng)的高質(zhì)量純YAG作為襯底，在純YAG襯底上生長(zhǎng)出符合需要的微米量級(jí)Yb3+:GGG平面光波導(dǎo)，克服了采用在先技術(shù)生長(zhǎng)體單晶加工困難的問(wèn)題，極大的節(jié)省了材料。本發(fā)明適宜批量生產(chǎn)，能夠滿足激光技術(shù)迅猛發(fā)展的市場(chǎng)需求，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明方法采用的脈沖激光沉積(PLD)裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1用上述的脈沖激光沉積(PLD)制備Yb3+:GGG單晶薄膜的裝置和具體的工藝流程<1>將清洗的尺寸為10×10mm2，雙面拋光的純YAG襯底及Yb3+:GGG多晶靶材送入脈沖激光淀積系統(tǒng)；<2>將腔內(nèi)抽成超高真空，然后充入氧氣氣氛；<3>對(duì)襯底進(jìn)行加熱，升溫至600℃，將脈寬25ns的ArF準(zhǔn)分子激光器通過(guò)透鏡以10J/cm2的能量密度聚光，經(jīng)光學(xué)窗口照射到裝置內(nèi)的Yb3+:GGG多晶靶材，靶材表層分子熔蒸后在純YAG襯底上成膜，緩慢降溫后即可得到高質(zhì)量的Yb3+:GGG薄膜。
實(shí)施例2用上述的脈沖激光沉積(PLD)制備Yb3+:GGG單晶薄膜的裝置和具體的工藝流程<1>將清洗的尺寸為10×10mm2，雙面拋光的純YAG襯底及Yb3+:GGG多晶靶材送入脈沖激光淀積系統(tǒng)；<2>將腔內(nèi)抽成超高真空，然后充入氧氣氣氛；<3>對(duì)襯底進(jìn)行加熱，升溫至900℃，將脈寬25ns的ArF準(zhǔn)分子激光器通過(guò)透鏡以10J/cm2的能量密度聚光，經(jīng)光學(xué)窗口照射到裝置內(nèi)的Yb3+:GGG多晶靶材，靶材表層分子熔蒸后在純YAG襯底上成膜，緩慢降溫后即可得到高質(zhì)量的Yb3+:GGG平面光波導(dǎo)。
實(shí)施例3用上述的脈沖激光沉積(PLD)制備Yb3+:GGG單晶薄膜的裝置和具體的工藝流程<1>將清洗的尺寸為10×10mm2，雙面拋光的純YAG襯底及Yb3+:GGG多晶靶材送入脈沖激光淀積系統(tǒng)；<2>將腔內(nèi)抽成超高真空，然后充入氧氣氣氛；<3>對(duì)襯底進(jìn)行加熱，升溫至800℃，將脈寬25ns的ArF準(zhǔn)分子激光器通過(guò)透鏡以10J/cm2的能量密度聚光，經(jīng)光學(xué)窗口照射到裝置內(nèi)的Yb3+:GGG多晶靶材，靶材表層分子熔蒸后在純YAG襯底上成膜，緩慢降溫后即可得到高質(zhì)量的Yb3+:GGG平面光波導(dǎo)。
實(shí)施例4用上述的脈沖激光沉積(PLD)制備Yb3+:GGG單晶薄膜的裝置和具體的工藝流程<1>將清洗的尺寸為10×10mm2，雙面拋光的純YAG襯底及Yb3+:GGG多晶靶材送入脈沖激光淀積系統(tǒng)；<2>將腔內(nèi)抽成超高真空，然后充入氧氣氣氛；<3>對(duì)襯底進(jìn)行加熱，升溫至500℃，將脈寬25ns的ArF準(zhǔn)分子激光器通過(guò)透鏡以10J/cm2的能量密度聚光，經(jīng)光學(xué)窗口照射到裝置內(nèi)的Yb3+:GGG多晶靶材，靶材表層分子熔蒸后在純YAG襯底上成膜，緩慢降溫后，即可得到高質(zhì)量的Yb3+:GGG平面光波導(dǎo)。
權(quán)利要求
1.一種摻鐿釓鎵石榴石平面光波導(dǎo)的制備方法，其特征在于選取Yb3+:GGG多晶靶材，在純YAG單晶襯底上生長(zhǎng)一層Yb3+:GGG平面光波導(dǎo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻鐿釓鎵石榴石平面光波導(dǎo)的制備方法，其特征在于包括如下具體步驟<1>將清洗的雙面拋光或單面拋光的純YAG單晶襯底及Yb3+:GGG多晶靶材送入脈沖激光淀積裝置腔內(nèi)；<2>將腔內(nèi)抽成超高真空，然后充入氧氣氣氛；<3>對(duì)襯底進(jìn)行加熱，升溫至500～900℃，將ArF準(zhǔn)分子激光器通過(guò)透鏡聚光，經(jīng)光學(xué)窗口照射到裝置內(nèi)的Cr4+，Yb3+:GGG多晶靶材，靶材表層分子熔蒸后，在純YAG單晶襯底上成膜，緩慢降至室溫后即可得到高質(zhì)量的Yb3+:GGG平面光波導(dǎo)。
全文摘要
一種摻鐿釓鎵石榴石平面光波導(dǎo)的制備方法，它是采用脈沖激光沉積法，將Yb
文檔編號(hào)G02B6/10GK1614453SQ200410084638
公開(kāi)日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者趙志偉, 姜本學(xué), 徐軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所