大尺寸优质TGG晶体的自动提拉法生长

采用液相法合成原料,通过自动提拉法在铱坩埚中成功地生长出直径为35～40 mm,长度为40～50 mm的大尺寸优质TGG晶体。该晶体外观笔直,内部光滑透明,没有螺旋纹,没有界面反转。经氦氖激光器检测证明该晶体具有无散射、无核心、不开裂的优点,经X射线粉末衍射证明晶体和底料均为TGG相,没有其它物相产生,且光学性能方面吸收值低,损伤阈值高。

大尺寸TGG晶体生长与性能研究

铽镓石榴石(Tb_3Ga_5O_(12),TGG)晶体具有大的Verdet常数、低的透射损耗、高的热导率及高的激光损伤阈值,是制作高功率全固态激光器中法拉第隔离器的最佳磁光材料。采用自主研发的JGD-800型上称重自动提拉炉,成功生长出φ53mm×80mm,外观完整,无开裂、无螺旋的TGG晶体。加工了用于高功率隔离器、尺寸为φ40mm×30mm的TGG样品,通过可见及近红外分光光度计测试,晶体透过率约为80.6%;测试晶体的室温热导率为4.566 W/(m·K),其热导率随温度升高而下降。热膨胀测试结果表明,在26.5~200℃时,热膨胀系数为-2.682 0×10-6 K^(-1);在200~500℃时,热膨胀系数为15.090 4×10^(-6) K^(-1)。通过正交消光法测试1 064nm波长晶体的Verdet常数为39.9rad/(mT);经ZYGO干涉仪测试晶体的光学均匀性为4.3×10^(-6),透射波前为λ/5(波长λ=632.8nm);采用波长1 064nm,10Hz、9ns激光测试晶体的激光损伤阈值为3.5GW/cm^2。结果表明,本实验方法生长的大尺寸TGG晶体质量较好,在高功率全固态激光器领域中具有广泛的应用前景。

TGG晶体偏心生长研究

目前高功率全固态激光器急需使用大尺寸、高质量的铽镓石榴石晶体(Tb3Ga5O12,TGG)。采用提拉法生长(111)方向TGG晶体时,极易发生偏心生长,影响晶体质量与使用效率。针对偏心生长,通过分析TGG晶体组分挥发和熔体特性,解释了其形成机理,并提出了相应的解决方法,最后成功生长出外观完整(44 mm×70mm)的TGG晶体。通过对比圆柱状和螺旋状晶体透过率的不同,进一步解释了偏心生长的原因。

新型高功率光纤隔离器的设计与实验

设计了一种新型高功率光纤隔离器,其以球面透镜和铽镓石榴石(TGG)晶体作为器件核心,能较好地满足高功率光纤激光器的要求。测试结果显示,在1 064±15 nm的范围内,隔离器所能承受的最高功率为45 W,插入损耗(IL)小于0.61 dB,隔离度(ISO)大于24.5 dB。