專利名稱：全固態(tài)準(zhǔn)連續(xù)雙波長運轉(zhuǎn)可調(diào)諧鈦寶石激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及激光器，尤其涉及全固態(tài)準(zhǔn)連續(xù)雙波長可調(diào)諧鈦寶石激光器。
背景技術(shù)：
申請?zhí)枮?9206187.3，名稱為“具有棱鏡分束器的雙波長雙脈沖激光器”的實用新型專利公開的一種具有棱鏡分束器的雙波長雙脈沖激光器，在可調(diào)諧激光光路上設(shè)置有一個由棱鏡構(gòu)成的分束器，分束后的兩條光路上分別有色散棱鏡、Q開關(guān)晶體及全反射鏡；兩個Q開關(guān)晶體分別通過各自的延時器連接在激光器中的脈沖觸發(fā)器上；分束器由折射界面入射角為布儒斯特角的兩塊三棱鏡或一塊菱形棱鏡和兩塊色散棱鏡組合構(gòu)成。該激光器需要兩個Q開關(guān)晶體和多個三棱鏡以及其他一些構(gòu)件，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且文獻中未提及采用何種泵浦源。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種體積小，電光轉(zhuǎn)換效率高，結(jié)構(gòu)簡單、輸出功率高且穩(wěn)定的全固態(tài)準(zhǔn)連續(xù)雙波長運轉(zhuǎn)可調(diào)諧鈦寶石激光器。
本實用新型采用的技術(shù)方案是一種全固態(tài)準(zhǔn)連續(xù)雙波長運轉(zhuǎn)可調(diào)諧鈦寶石激光器，包括泵浦源，耦合系統(tǒng)和諧振腔。泵浦源包括由第一平面鏡M1和第二平面鏡M2構(gòu)成的平-平腔結(jié)構(gòu)，在第一平面鏡M1和第二平面鏡M2之間自第一平面鏡M1開始依次設(shè)有對基頻光進行調(diào)制的開關(guān)器件Q、最初光學(xué)泵浦源LD、諧波反射鏡和倍頻晶體。耦合系統(tǒng)包括耦合透鏡，用以將泵浦源產(chǎn)生的泵浦光耦合進諧振腔。諧振腔由兩個平面鏡M3，M4和輸出鏡M5構(gòu)成，在耦合透鏡的焦點處設(shè)置鈦寶石晶體，在兩個平面鏡M3，M4和鈦寶石晶體之間設(shè)有棱鏡。
其中，最初光學(xué)泵浦源LD為按照等邊三角形排列、采用側(cè)向泵浦方式泵浦激光介質(zhì)的激光二極管陣列，激光介質(zhì)為Nd:YAG，尺寸為φ3×80mm，兩端磨成平面，鍍基頻光的增透膜，由流動的冷卻水對激光二極管陣列和激光介質(zhì)提供冷卻。
倍頻晶體為KTP晶體，采用II類相位匹配，切割角為θ＝90°，φ＝23.6°，尺寸為5×5×10mm，兩面鍍基頻光和倍頻光的增透膜。
鈦寶石晶體的中心軸線垂直于晶軸，具有兩個以布儒斯特角切割的通光端面，且所述兩個通光端面的法線均與晶軸處于同一平面內(nèi)，在布儒斯特入射面內(nèi)的泵浦光的偏振方向與晶軸一致。鈦寶石晶體通光方向長度為15mm，截面是邊長為5mm的正方形。
構(gòu)成所述諧振腔的兩個平面鏡M3，M4各自的空間位置均可以調(diào)節(jié)。
作為更進一步的優(yōu)選方案，
第一平面鏡M1鍍1064nm高反膜；開關(guān)器件Q鍍1064nm增透膜；諧波反射鏡鍍1064nm增透膜和532nm高反膜；構(gòu)成諧振腔的兩個平面鏡M3，M4為700～900nm全反鏡。
本實用新型所帶來的有益效果(1)本實用新型提供的是一種全固態(tài)激光器，其結(jié)構(gòu)緊湊、牢固耐用、價格較低。
(2)一級裝置采用LD作為原始泵浦源，倍頻晶體為KTP，用開關(guān)器件Q進行頻率調(diào)制以實現(xiàn)高峰值功率的準(zhǔn)連續(xù)運轉(zhuǎn)。
(3)利用鈦寶石晶體激光下能級是一個能帶，反轉(zhuǎn)粒子數(shù)從激光上能級受激躍遷到“下能帶”的不同能級處，就會產(chǎn)生不同波長的激光的特點，作為實現(xiàn)雙波長運轉(zhuǎn)的激光介質(zhì)。
(4)采用合適的雙腔結(jié)構(gòu)，以棱鏡對作為調(diào)諧元件，獲得穩(wěn)定、連續(xù)調(diào)諧的雙波長輸出。


圖1為本實用新型的激光器的整體結(jié)構(gòu)圖具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明。
本實用新型的整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，M1是1064nm全反鏡，M2是鈦寶石激光器的532nm泵浦光輸出鏡，對1064nm光全反，對532nm光高透。M1，M2組成鈦寶石激光器的綠光泵浦源，采用具有增益高、激光介質(zhì)內(nèi)部模體積大的傳統(tǒng)直腔型平-平腔結(jié)構(gòu)，整個諧振腔長定為330mm。采用中科院半導(dǎo)體所生產(chǎn)的高功率半導(dǎo)體陣列激光器作為最初光學(xué)泵浦源LD，為按照等邊三角形排列、采用側(cè)向泵浦方式泵浦激光介質(zhì)的激光二極管陣列，四組三條激光二極管條對稱地排列在YAG棒周圍，能夠均勻地泵浦激活介質(zhì)YAG棒。每組二極管條由100個功率為200mW的二極管組成，二極管連續(xù)工作，總的最大泵浦功率為240W。整個泵浦組件(包括激光二極管和YAG棒)由流動的冷卻水提供冷卻。激光介質(zhì)的尺寸為φ3×80mm，兩端磨成平面，鍍1064nm的增透膜。開關(guān)器件是由英國GOOCH公司生產(chǎn)的聲光q開關(guān)，其中晶體為φ8×10×50mm的熔石英，驅(qū)動功率為100W，工作頻率為27MHz，衍射效率為20％，其調(diào)制頻率為1～50kHz，有效通光口徑15×15mm，鍍1064nm增透膜。諧波反射鏡M6對1064nm光高透，對532nm光高反，以提高倍頻轉(zhuǎn)換效率。KTP晶體采用II類相位匹配角切割(θ＝90°，φ＝23.6°)，尺寸為6×6×10mm，兩面鍍532nm和1064nm的增透膜。
為了使532nm泵浦光與鈦寶石振蕩光模式更好的匹配，獲得更高的功率密度，使用一個焦距為150mm的聚焦透鏡M7把泵浦光匯聚到鈦寶石腔中，鈦寶石晶體放在泵浦光光束的焦點處。鈦寶石晶體通光方向長度為15mm，截面是邊長為5mm的正方形。使鈦寶石棒的中心軸線垂直于晶軸c，兩通光端面以布儒斯特角切割，且使兩通光表面的法線與晶軸c處于同一平面內(nèi)。在布儒斯特入射面內(nèi)的泵浦光的偏振方向與c軸一致。采用平-平腔組成鈦寶石激光的諧振腔，腔長約200mm，晶體大概放在腔的中心位置。M3、M4全反鏡為700～900nmHR，輸出鏡鍍膜在700～900nm，透過率為25％。通過調(diào)整M3、M4全反鏡的位置，實現(xiàn)可調(diào)諧的雙波長同步輸出。
需要說明的是，這里以本實用新型的實施例為中心展開了詳細的說明，所描述的優(yōu)選方式或某些特性的具體體現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)理解為本說明書僅僅是通過給出實施例的方式來描述發(fā)明，實際上在組成、構(gòu)造和使用的某些細節(jié)上會有所變化，包括部件的組合和組配，這些變形和應(yīng)用都應(yīng)該屬于本實用新型的范圍內(nèi)。
本實施例所提供的鈦寶石激光器，以全固態(tài)、準(zhǔn)連續(xù)532nm倍頻Nd:YAG激光器(一級裝置)作為泵浦源，泵浦功率23W，脈沖寬度小于80ns，重復(fù)頻率5kHz，以泵浦鈦寶石晶體作為激光介質(zhì)的諧振腔(二級裝置)，采用棱鏡對作為調(diào)諧元件，構(gòu)成全固態(tài)、高功率、準(zhǔn)連續(xù)雙波長運轉(zhuǎn)可調(diào)諧鈦寶石激光器。輸出雙波長功率5W，重復(fù)頻率5kHz，線寬2nm，激光脈沖寬度小于20ns。
以本實施例實現(xiàn)的可調(diào)諧雙波長鈦寶石激光器為光源的差分吸收激光雷達(DIAL)可望用于探測大氣水份、溫度、壓力等參數(shù)。本實施例還可用于激光精密定位、精確激光光譜、原子和分子的多光子分子電離、非線性頻率變換、光計算機中、激光醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種全固態(tài)準(zhǔn)連續(xù)雙波長運轉(zhuǎn)可調(diào)諧鈦寶石激光器，包括泵浦源，耦合系統(tǒng)和諧振腔，其特征是所述泵浦源包括由第一平面鏡(M1)和第二平面鏡(M2)構(gòu)成的平一平腔結(jié)構(gòu)，在第一平面鏡(M1)和第二平面鏡(M2)之間自第一平面鏡(M1)開始依次設(shè)有對基頻光進行調(diào)制的開關(guān)器件(Q)、最初光學(xué)泵浦源、諧波反射鏡和倍頻晶體；所述耦合系統(tǒng)包括耦合透鏡，用以將泵浦源產(chǎn)生的泵浦光耦合進諧振腔；所述諧振腔由兩個平面鏡(M3，M4)和輸出鏡構(gòu)成，在上述耦合透鏡的焦點處設(shè)置鈦寶石晶體，在兩個平面鏡(M3，M4)和鈦寶石晶體之間設(shè)有棱鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦寶石激光器，其特征在于，所述最初光學(xué)泵浦源為按照等邊三角形排列、采用側(cè)向泵浦方式泵浦激光介質(zhì)的激光二極管陣列，激光介質(zhì)為Nd:YAG，尺寸為φ3×80mm，兩端磨成平面，鍍基頻光的增透膜，由流動的冷卻水對激光二極管陣列和激光介質(zhì)提供冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦寶石激光器，其特征在于，所述倍頻晶體為KTP晶體，采用II類相位匹配，切割角為θ＝90°，φ＝23.6°，尺寸為5×5×10mm，兩面鍍基頻光和倍頻光的增透膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦寶石激光器，其特征在于，所述鈦寶石晶體的中心軸線垂直于晶軸，具有兩個以布儒斯特角切割的通光端面，且所述兩個通光端面的法線均與晶軸處于同一平面內(nèi)，在布儒斯特入射面內(nèi)的泵浦光的偏振方向與晶軸一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦寶石激光器，其特征在于，鈦寶石晶體通光方向長度為15mm，截面是邊長為5mm的正方形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦寶石激光器，其特征在于，構(gòu)成所述諧振腔的兩個平面鏡(M3，M4)的各自的空間位置均可以調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項所述的鈦寶石激光器，其特征在于，所述第一平面鏡(M1)鍍1064nm高反膜；所述開關(guān)器件(Q)鍍1064nm增透膜；所述諧波反射鏡鍍1064nm增透膜和532nm高反膜；構(gòu)成所述諧振腔的兩個平面鏡(M3，M4)鍍700～900nm高反膜。
專利摘要一種全固態(tài)準(zhǔn)連續(xù)雙波長運轉(zhuǎn)可調(diào)諧鈦寶石激光器，包括泵浦源，耦合系統(tǒng)和諧振腔。泵浦源包括由第一平面鏡M1和第二平面鏡M2構(gòu)成的平一平腔結(jié)構(gòu)，在第一平面鏡M1和第二平面鏡M2之間自第一平面鏡M1開始依次設(shè)有對基頻光進行調(diào)制的開關(guān)器件Q、最初光學(xué)泵浦源LD、諧波反射鏡和倍頻晶體。耦合系統(tǒng)包括耦合透鏡，用以將泵浦源產(chǎn)生的泵浦光耦合進諧振腔。諧振腔由兩個平面鏡M3，M4和輸出鏡M5構(gòu)成，在耦合透鏡的焦點處設(shè)置鈦寶石晶體，在兩個平面鏡M3，M4和鈦寶石晶體之間設(shè)有棱鏡。本發(fā)明的激光器是一種體積小，電光轉(zhuǎn)換效率高，結(jié)構(gòu)簡單、輸出功率高且穩(wěn)定的全固態(tài)準(zhǔn)連續(xù)雙波長運轉(zhuǎn)可調(diào)諧鈦寶石激光器。
文檔編號H01S3/00GK2800595SQ200520026110
公開日2006年7月26日 申請日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月10日
發(fā)明者丁欣, 姚建銓, 鄒雷, 馬洪梅, 溫午麒, 鄒躍 申請人:天津大學(xué)