專利名稱：一種全固態(tài)拉曼倍頻黃光激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及固體激光領(lǐng)域，特別是一種全固態(tài)拉曼倍頻黃光激光器。
背景技術(shù)：
黃光激光在軍事、氣象領(lǐng)域可以作為鈉信標(biāo)光源，在激光醫(yī)療美容領(lǐng)域可以治療皮膚血管瘤、鮮紅斑痣、毛細(xì)血管擴(kuò)張等，，此外，在光譜學(xué)、激光雷達(dá)、信息存儲等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。目前倍頻摻釹激光拉曼激光產(chǎn)生黃光是固體激光技術(shù)獲得黃光有效手段之 通過拉曼激光技術(shù)擴(kuò)展了目前常規(guī)固體激光器所能到達(dá)的激光波長范圍，特別是可獲得人眼安全1.5微米波段激光及通過拉曼激光倍頻獲得黃光激光，所以拉曼激光器成了目前激光技術(shù)的研究熱點。2007年，James A. Piper和HelenM. Pask發(fā)表了拉曼的綜述性文章("Crystalline Raman Lasers, ，， IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13，692-704(2007))，闡述了拉曼激光和倍頻拉曼光產(chǎn)生可見光的研究現(xiàn)狀。2008年11月，中國專利公開了 CN 101299512A號"自拉曼倍頻全固體黃光激光器"專利申請，此專利涉及同一塊晶體既是激光增益介質(zhì)又是拉曼頻移介質(zhì)，得到調(diào)Q的拉曼倍頻黃光激光輸出。2008年11月，中國專利公開了 CN101308993A號"內(nèi)腔式拉曼倍頻全固體黃光激光器"專利申請，此專利涉及激光增益介質(zhì)和拉曼頻移介質(zhì)分離結(jié)構(gòu)，得到調(diào)Q的拉曼倍頻黃光激光輸出。到目前為止，所有有關(guān)拉曼倍頻黃光激光器都是采用激光增益介質(zhì)和拉曼增益介質(zhì)分離結(jié)構(gòu)或自拉曼獲得的，這些方法都不能有效克服激光增益介質(zhì)熱效應(yīng)和拉曼增益長度對激光輸出功率和光束質(zhì)量的限制，而且激光腔鏡較多，系統(tǒng)復(fù)雜。針對這些問題，本實用新型對此進(jìn)行了改進(jìn)，提出了全固態(tài)組合式拉曼倍頻黃光激光器。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種全固態(tài)拉曼倍頻黃光激光器，采用自拉曼激光晶體在激光腔內(nèi)產(chǎn)生基頻光并變頻為拉曼激光，再通過非線性光學(xué)晶體倍頻的技術(shù)路線，經(jīng)過對自拉曼激光晶體的通光端面膜系設(shè)計，使得激光器結(jié)構(gòu)簡單，倍頻黃光激光單方向輸出，從而實現(xiàn)效率高、光束質(zhì)量好拉曼倍頻黃光激光輸出。[0005] 本實用新型技術(shù)方案結(jié)合附圖描述如下 本實用新型的目的通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)全固態(tài)拉曼倍頻黃光激光器，主要采用半導(dǎo)體激光器端面泵浦的直線腔結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)連續(xù)或調(diào)Q黃光激光輸出。全固態(tài)拉曼倍頻黃光激光器其特征在于，采用直線腔，光路上依次放置半導(dǎo)體激光器端面泵浦系統(tǒng)4、
自拉曼激光晶體1、調(diào)Q裝置5、非線性光學(xué)晶體2、輸出腔鏡3，見圖1。如果只為實現(xiàn)連續(xù)黃光激光輸出，光路中可以不要調(diào)Q裝置5，如圖2所示。其中自拉曼激光晶體1的靠近半導(dǎo)體激光器端面泵浦系統(tǒng)4端面鍍制光學(xué)薄膜A，自拉曼激光晶體1的另一端面鍍制光學(xué)薄膜B。由光學(xué)薄膜A和輸出腔鏡3組成激光諧振腔。 所述的自拉曼激光晶體1可以為單塊具有拉曼效應(yīng)的激光晶體11 (如圖3所示)或具有拉曼效應(yīng)的激光晶體11前端鍵合基質(zhì)晶體10組成的自拉曼激光晶體(如圖4所示)或具有拉曼效應(yīng)的激光晶體11后端鍵合基質(zhì)晶體10組成的自拉曼激光晶體(如圖5所示)或具有拉曼效應(yīng)的激光晶體11雙端鍵合基質(zhì)晶體10組成的自拉曼激光晶體(如圖6所示)。所述的具有拉曼效應(yīng)的激光晶體11為Nd: YV04或Nd:GdV04或Nd:KGW，它們對應(yīng)的基質(zhì)晶體分別為YV04或GdV04或KGW。所述的非線性光學(xué)晶體2可以是KTiOP04或KTiOAs04或LiB305或BiB306，它們的相位匹配角度按拉曼光倍頻的匹配角度切割，長度可根據(jù)晶體走離角和實際要求切割。[0009] 所述的光學(xué)薄膜A是對泵浦光高透射，同時對基頻光和拉曼光高反；所述的光學(xué)薄膜B對基頻光和拉曼光高反高透射，同時對倍頻產(chǎn)生的黃光高反射。輸出腔鏡3對對基頻光和拉曼光高反，同時對倍頻產(chǎn)生的黃光高透射。 所述的半導(dǎo)體激光器端面泵浦系統(tǒng)4采用發(fā)射808nm附近波長的半導(dǎo)體激光器或發(fā)射880nm附近波長的半導(dǎo)體激光器。 所述的調(diào)Q裝置9選用聲光Q開關(guān)或電光Q開關(guān)或被動調(diào)Q晶體。[0012] 黃光激光的產(chǎn)生過程為當(dāng)半導(dǎo)體激光器4泵浦自拉曼激光晶體1時，由自拉曼激光晶體1產(chǎn)生基頻光并部分轉(zhuǎn)化為拉曼光，并同時在光學(xué)薄膜A和輸出腔鏡3組成激光諧振腔內(nèi)振蕩。由非線性光學(xué)晶體2將拉曼光倍頻產(chǎn)生黃光激光，并且由鍍制在自拉曼激光晶體1上的光學(xué)薄膜B把反方向傳播的黃光反射回輸出腔鏡3，實現(xiàn)黃光激光由輸出腔鏡3單向輸出。當(dāng)光路中加調(diào)Q裝置9時可實現(xiàn)高峰值的脈沖黃光激光輸出，當(dāng)光路中不要調(diào)Q裝置9時如圖2所示，可實現(xiàn)連續(xù)黃光激光輸出。

圖1 ，全固態(tài)調(diào)Q拉曼倍頻黃光激光器示意圖；圖2 ，全固態(tài)連續(xù)拉曼倍頻黃光激光器示意圖；圖3，單塊具有拉曼效應(yīng)的激光晶體的結(jié)構(gòu)圖；圖4，具有拉曼效應(yīng)的激光晶體前端鍵合基質(zhì)晶體組成的自拉曼激光晶體結(jié)構(gòu)圖；圖5，具有拉曼效應(yīng)的激光晶體后端鍵合基質(zhì)晶體組成的自拉曼激光晶體結(jié)構(gòu)圖；圖6，具有拉曼效應(yīng)的激光晶體雙端鍵合基質(zhì)晶體組成的自拉曼激光晶體結(jié)構(gòu)圖[0014] 圖面說明 1，自拉曼激光晶體；2，非線性光學(xué)晶體；3，輸出腔鏡；4，半導(dǎo)體激光器端面泵浦系統(tǒng)；5，調(diào)Q裝置；A，光學(xué)薄膜A ;B，光學(xué)薄膜B ;ll，具有拉曼效應(yīng)的激光晶體；10，基質(zhì)晶體。
具體實施方式實施例1 :按照圖l，制作一臺全固態(tài)拉曼倍頻黃光激光器。選用圖4所示結(jié)構(gòu)的尺寸為3X3X18mm、摻釹濃度為0. 3%，沿a軸切割的Nd:YV04晶體11前端鍵合尺寸為3X3X2mm的純YV04晶體10而成的自拉曼激光晶體l。選用e = 69° ，小=0°進(jìn)行切割的KTiOP04作為非線性光學(xué)晶體2。采用直線腔，光路上依次放置發(fā)射808nm附近波長的半導(dǎo)體激光器4、自拉曼激光晶體1、聲光Q開關(guān)5、非線性光學(xué)晶體2、輸出腔鏡3。其中自拉曼激光晶體1的靠近半導(dǎo)體激光器端面泵浦系統(tǒng)4端面鍍制光學(xué)薄膜A對808nm泵浦波長高透射，同時對1. 06 y m波段和1. 17 P m波段高反射；自拉曼激光晶體1的另一端面鍍制光學(xué)薄膜B對1.06iim波段和1. 17iim波段高透射同時對0. 58iim波段的黃光高反射。輸 出腔鏡3對1.06iim波段和1. 17iim波段高反射同時對0. 58iim波段的黃光高透射。由光 學(xué)薄膜A和輸出腔鏡3組成激光諧振腔。 本激光器在23. 5W的發(fā)射808nm附近波長的半導(dǎo)體激光器4泵浦，采用聲光Q開 關(guān)5進(jìn)行調(diào)Q時，獲得了 5. 5W的脈沖倍頻黃光激光輸出。當(dāng)不要調(diào)Q裝置時，如圖2所示， 實現(xiàn)了 0. 8W的連續(xù)黃光激光輸出。 實施例2:按照圖l，制作一臺全固態(tài)拉曼倍頻黃光激光器。選用圖6所示結(jié)構(gòu) 的尺寸為3X3X8mm、摻釹濃度為0. 3%，沿a軸切割的Nd:YV04晶體11前端鍵合尺寸為 3X3X2mm的純YV04晶體10、后端鍵合尺寸為3X3X20mm的純YV04晶體10而成的自拉 曼激光晶體l。選用匹配角為e = 90° ，小=0°進(jìn)行切割的1^8305作為非線性光學(xué)晶 體2。采用直線腔，光路上依次放置發(fā)射808nm附近波長的半導(dǎo)體激光器4、自拉曼激光晶 體1、聲光Q開關(guān)5、非線性光學(xué)晶體2、輸出腔鏡3。其中自拉曼激光晶體1的靠近半導(dǎo)體 激光器端面泵浦系統(tǒng)4端面鍍制光學(xué)薄膜A對808nm泵浦波長高透射，同時對1. 06 y m波 段和1. 17 ii m波段高反射；自拉曼激光晶體1的另一端面鍍制光學(xué)薄膜B對1. 06 ii m波段 和1. 17iim波段高透射同時對0. 58iim波段的黃光高反射。輸出腔鏡3對1. 06 y m波段和 1. 17 y m波段高反射同時對0. 58 ii m波段的黃光高透射。由光學(xué)薄膜A和輸出腔鏡3組成 激光諧振腔。 本激光器在27W的發(fā)射808nm附近波長的半導(dǎo)體激光器4泵浦采用聲光Q開關(guān)5 進(jìn)行調(diào)Q時，獲得了 8W的脈沖倍頻黃光激光輸出。當(dāng)不要調(diào)Q裝置時，如圖2所示，實現(xiàn)了 1.2W的連續(xù)黃光激光輸出。 實施例3 :按照圖l，制作一臺全固態(tài)拉曼倍頻黃光激光器。選用圖3所示結(jié)構(gòu)的 尺寸為3X3X20mm、摻釹濃度為0. 5%的沿c軸切割的Nd:YV04ll為自拉曼激光晶體1。選 用e = 76.4° ，小=0°進(jìn)行切割的KTiOAs04作為非線性光學(xué)晶體2。采用直線腔，光路 上依次放置發(fā)射880nm附近波長的半導(dǎo)體激光器4、自拉曼激光晶體1、聲光Q開關(guān)5、非線 性光學(xué)晶體2、輸出腔鏡3。其中自拉曼激光晶體1的靠近半導(dǎo)體激光器端面泵浦系統(tǒng)4端 面鍍制光學(xué)薄膜A對880nm泵浦波長高透射，同時對1. 06 y m波段和1. 17 y m波段高反射； 自拉曼激光晶體1的另一端面鍍制光學(xué)薄膜B對1. 06ym波段和1. 17ym波段高透射同時 對O. 58iim波段的黃光高反射。輸出腔鏡3對1.06iim波段和1. 17 y m波段高反射同時對 0. 58 ii m波段的黃光高透射。由光學(xué)薄膜A和輸出腔鏡3組成激光諧振腔。 本激光器在發(fā)射880nm附近波長的半導(dǎo)體激光器4泵浦下，分別在電光Q開關(guān)5 進(jìn)行調(diào)Q時和不要調(diào)Q裝置時(如圖2所示)，分別實現(xiàn)了脈沖和連續(xù)黃光激光輸出。 實施例4:按照圖l，制作一臺全固態(tài)拉曼倍頻黃光激光器。選用圖5所示結(jié)構(gòu) 的尺寸為3X3X8mm、摻釹濃度為0. 8%，沿c軸切割的Nd:YV04晶體11后端鍵合尺寸為 3X3X17mm的純YV04晶體10而成的自拉曼激光晶體l。選用e =178.6° ，小=90°進(jìn) 行切割的BiB306作為非線性光學(xué)晶體2。采用直線腔，光路上依次放置發(fā)射880nm附近波長 的半導(dǎo)體激光器4、自拉曼激光晶體1、聲光Q開關(guān)5、非線性光學(xué)晶體2、輸出腔鏡3。其中 自拉曼激光晶體1的靠近半導(dǎo)體激光器端面泵浦系統(tǒng)4端面鍍制光學(xué)薄膜A對880nm泵浦 波長高透射，同時對1. 06 y m波段和1. 17 P m波段高反射；自拉曼激光晶體1的另一端面鍍 制光學(xué)薄膜B對1. 06 ii m波段和1. 17 ii m波段高透射同時對0. 58 y m波段的黃光高反射。
5輸出腔鏡3對1.06iim波段和1. 17iim波段高反射同時對0. 58iim波段的黃光高透射。由 光學(xué)薄膜A和輸出腔鏡3組成激光諧振腔。 本激光器在發(fā)射880nm附近波長的半導(dǎo)體激光器4泵浦下，分別在電光Q開關(guān)5 進(jìn)行調(diào)Q時和不要調(diào)Q裝置時(如圖2所示)，分別實現(xiàn)了脈沖和連續(xù)黃光激光輸出。 實施例5 :按照圖l，制作一臺全固態(tài)拉曼倍頻黃光激光器。與實施例1，2，3，4不 同的是具有拉曼效應(yīng)的激光晶體11采用Nd:GdV04或Nd:KGW，分別在電光Q開關(guān)5進(jìn)行調(diào) Q時和不要調(diào)Q裝置時(如圖2所示)，分別實現(xiàn)了脈沖和連續(xù)黃光激光輸出。
權(quán)利要求一種全固態(tài)拉曼倍頻黃光激光器，主要采用半導(dǎo)體激光器端面泵浦的直線腔結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)連續(xù)或調(diào)Q黃光激光輸出，其特征在于，采用直線腔，光路上依次放置半導(dǎo)體激光器端面泵浦系統(tǒng)、自拉曼激光晶體、調(diào)Q裝置、非線性光學(xué)晶體、輸出腔鏡，如果只為實現(xiàn)連續(xù)黃光激光輸出，光路中可以不要調(diào)Q裝置；其中自拉曼激光晶體的靠近半導(dǎo)體激光器端面泵浦系統(tǒng)的端面鍍制光學(xué)薄膜A對泵浦光高透射，同時對基頻光和拉曼光高反射；自拉曼激光晶體的另一端面鍍制光學(xué)薄膜B對基頻光和拉曼光高反高透射，同時對倍頻產(chǎn)生的黃光高反射；輸出腔鏡對對基頻光和拉曼光高反，同時對倍頻產(chǎn)生的黃光高透射，由光學(xué)薄膜A和輸出腔鏡組成激光諧振腔。
2. 按權(quán)利要求1所述的一種全固態(tài)拉曼倍頻黃光激光器，其特征在于所述的自拉曼激光晶體可以為單塊具有拉曼效應(yīng)的激光晶體或具有拉曼效應(yīng)的激光晶體前端鍵合基質(zhì)晶體組成的自拉曼激光晶體或具有拉曼效應(yīng)的激光晶體后端鍵合基質(zhì)晶體組成的自拉曼激光晶體或具有拉曼效應(yīng)的激光晶體雙端鍵合基質(zhì)晶體組成的自拉曼激光晶體。
3. 按權(quán)利要求1所述的一種全固態(tài)拉曼倍頻黃光激光器，其特征在于所述的半導(dǎo)體激光器端面泵浦系統(tǒng)采用發(fā)射808nm附近波長的半導(dǎo)體激光器或發(fā)射880nm附近波長的半導(dǎo)體激光器。
4. 按權(quán)利要求1所述的一種全固態(tài)拉曼倍頻黃光激光器，其特征在于所述的非線性光學(xué)晶體可以是KTiOP04或KTiOAs04或LiB305或BiB306
5. 按權(quán)利要求2所述的一種全固態(tài)拉曼倍頻黃光激光器，其特征在于所述的具有拉曼效應(yīng)的激光晶體為Nd:YV04或Nd:GdV04或Nd:KGW，它們對應(yīng)的基質(zhì)晶體分別為YV04或GdV04或KGW。
專利摘要本實用新型涉及一種全固態(tài)拉曼倍頻黃光激光器，主要采用半導(dǎo)體激光器端面泵浦的直線腔結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)連續(xù)或調(diào)Q黃光激光輸出。其特征在于，采用直線腔，光路上依次放置半導(dǎo)體激光器端面泵浦系統(tǒng)、自拉曼激光晶體、調(diào)Q裝置、非線性光學(xué)晶體、輸出腔鏡。經(jīng)過對自拉曼激光晶體的通光端面膜系設(shè)計，本黃光激光器結(jié)構(gòu)簡單，倍頻黃光激光單方向輸出，從而實現(xiàn)效率高、光束質(zhì)量好拉曼倍頻黃光激光輸出。
文檔編號H01S3/06GK201504011SQ200920139649
公開日2010年6月9日 申請日期2009年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月29日
發(fā)明者張戈, 朱海永, 段延敏, 魏勇, 黃凌雄, 黃呈輝 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所