波長鎖定ld共振泵浦連續(xù)波自拉曼激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及固體激光器結構技術領域，特別是一種波長鎖定半導體激光器共振栗浦的全固態(tài)連續(xù)波自拉曼激光器。
【背景技術】
[0002]連續(xù)波全固態(tài)拉曼激光器是指以連續(xù)工作方式運轉的全固態(tài)拉曼激光器。由于脈沖激光器中基頻光具有較高峰值功率更易達到拉曼散射閾值，所以以往報道的全固態(tài)拉曼激光器大多數工作在脈沖狀態(tài)。近年來，連續(xù)波全固態(tài)拉曼激光器由于在醫(yī)學、生物醫(yī)學、光通訊、環(huán)境控制等領域的應用越來越引起人們的關注。目前報道的連續(xù)波全固態(tài)拉曼激光器結構有分體式內腔拉曼激光器和自拉曼激光器兩種。由于連續(xù)拉曼激光器對腔內損耗非常敏感，要提高激光輸出功率就要盡可能的減小腔內損耗，自拉曼激光器由于采用一塊晶體同時作為激光和拉曼活性介質，減少了腔內元件數、腔內損耗較小，有利于降低閾值、提高轉換效率。因此相對于分體式拉曼激光器，自拉曼激光器應是一種更有前途的連續(xù)拉曼激光器結構。但自拉曼激光器中由于激光產生和拉曼頻移過程都發(fā)生在同一塊晶體內，晶體熱效應更為嚴重，限制了激光器性能的進一步提升。
[0003]目前常用的改善激光器中熱效應的方法主要有兩種:首先是采用一種不摻雜晶體與同基質摻雜晶體鍵合在一起形成的鍵合晶體作為激光或自拉曼工作物質，可顯著改善晶體內的熱效應，從而提高了激光器的輸出功率和穩(wěn)定性[M.Tsunekane, N.Taguchi,T.Kasamatsu, and H.1naba, IEEE J.Sel.Top.Quantum Electron.3, 9 (1997)]。但由于連續(xù)運轉方式下激光器的熱效應更為嚴重，鍵合晶體連續(xù)波自拉曼激光器中的熱效應還是較為嚴重，激光轉換效率及穩(wěn)定性仍需進一步提高。為了解決這一問題，近年來提出了一種共振栗浦(In-band pumping)技術[R.Lavi, S.Jackel, Y.Tzuk, and 1.Paiss, App1.0pt.38，7382 (1999)]，此技術是采用特定波長的栗浦光將激光工作物質(如Nd3+ = YVO4)中的原子從基態(tài)419/2直接栗浦到激光上能級4F3/2，而傳統栗浦過程中則是將原子栗浦到更高的激發(fā)態(tài)4F5/2，然后再弛豫到激光上能級4F3/2。因此共振栗浦方式消除了由激發(fā)態(tài)至激光上能級的無輻射躍迀過程，有效降低了栗浦光和激光之間的量子虧損并大幅提尚量子效率，可以從根本上減小激光工作物質中的熱效應，有助于提升激光輸出功率和轉換效率。但由于一般激光晶體的共振栗浦吸收帶寬比較窄(〈3 nm)，而半導體激光器的發(fā)射波長對溫度變化非常敏感，發(fā)射波長會隨著溫度發(fā)生變化，導致了共振栗浦方式中激光晶體對栗浦光的吸收率較低，導致激光器存在總體效率低、穩(wěn)定性差、溫度敏感性高等問題，阻礙了該技術的實際應用。為了能夠充分發(fā)揮共振栗浦技術的優(yōu)勢，有效改善連續(xù)波自拉曼激光器中的熱效應，有必要采用一種新的栗浦源結構，在減輕熱效應的同時，保證較高的栗浦吸收率和溫度穩(wěn)定性，使激光器在整體性能上更具優(yōu)勢。

【發(fā)明內容】

[0004]為克服現有技術的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種可獲得更高效率、高穩(wěn)定性的連續(xù)拉曼激光輸出的波長鎖定LD共振栗浦連續(xù)波自拉曼激光器。
[0005]本發(fā)明包括波長鎖定LD栗浦源，沿栗浦源LD的激光輸出方向同光軸地依次設置準直聚焦耦合系統、激光輸入腔鏡、鍵合自拉曼晶體、輸出腔鏡。
[0006]本發(fā)明栗浦LD是波長鎖定半導體激光器，內部用布拉格光柵對波長進行鎖定，通過布拉格光柵將發(fā)射的中心波長鎖定在激光晶體的共振栗浦吸收峰附近(輸出線寬〈Inm)，有效改善晶體熱效應，提高了共振栗浦吸收效率。且發(fā)射波長隨溫度變化的漂移較小，因此具有很好的溫度穩(wěn)定性，克服了共振栗浦激光器吸收率低、輸出穩(wěn)定性差、溫度敏感性高等問題，進一步提高連續(xù)波自拉曼激光器的性能，最終獲得高效率、高功率、高穩(wěn)定性的連續(xù)拉曼激光輸出。
[0007]由波長鎖定半導體激光器產生的栗浦光由耦合系統準直聚焦入射到諧振腔內摻Nd或其它摻雜鍵合晶體中產生基頻激光(如1064nm)的振蕩，由于諧振腔對基頻光高反(R=99.8%)，腔內基頻光功率密度較高可達到拉曼轉換閾值，再通過鍵合激光晶體的自拉曼頻移，獲得連續(xù)波拉曼激光(如1175nm)，由輸出鏡輸出。
[0008]本發(fā)明有益效果:
1、本發(fā)明采用一種新的波長鎖定的半導體激光器作為栗浦源，利用其輸出光譜線寬窄、穩(wěn)定性好等特點，實現栗浦光與激光晶體的共振栗浦吸收峰的精確匹配，在減輕熱效應的同時提高了栗浦吸收率，進一步提高了激光器的效率和穩(wěn)定性。
[0009]2、本發(fā)明使用波長鎖定的半導體激光器共振栗浦鍵合晶體，采用自拉曼頻移產生連續(xù)波拉曼激光輸出，激光器結構更加簡單緊湊，在利用共振栗浦技術和鍵合晶體改善激光器熱效應的同時，有效提高了栗浦光吸收率，將使連續(xù)波自拉曼激光器的許多物理特性大為改善。
[0010]進一步地，所述激光輸入腔鏡為平鏡，在朝向波長鎖定LD栗浦源的平鏡表面鍍有對878.6nm波段栗浦光的增透膜，在背向波長鎖定LD栗浦源的平鏡表面鍍有對栗浦光878.6nm波段高透且對1064和1175nm波段高反的膜。激光輸入腔鏡對878.6nm波段的栗浦光高透，并對腔內振蕩的1064 nm基頻光和1175nm拉曼光高反。
[0011]以上設計可有效保障對878.6nm波段的栗浦光高透是讓栗浦光高效透過輸入鏡入射到激光晶體中，產生1064nm激光振蕩，再經晶體自身的拉曼散射效應獲得1175nm拉曼光輸出，輸入鏡對1064nm激光高反，即使1064nm激光能量絕大部分集中在腔內，從而增大腔內1064nm基頻光的功率密度以降低拉曼轉換閾值并提高拉曼轉換效率，同時對1175nm拉曼光的高反，是降低對該波長激光的腔的損耗，最終可獲得更高功率的連續(xù)波拉曼激光輸出。
[0012]本發(fā)明所述輸出腔鏡為凹面鏡，在朝向鍵合自拉曼晶體的凹面鏡表面鍍有對1064和1175nm波段高反的膜。<