一種單頻固體拉曼激光器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種單頻固體拉曼激光器，屬于激光器的技術領域。
【背景技術】
[0002] 單頻激光器由于其相干長度長、譜線寬度窄、噪聲小等優(yōu)點，在激光雷達、激光測 距、激光醫(yī)療、光譜學和非線性光學頻率變換等領域中具有廣泛地應用。目前在固態(tài)單頻激 光器的研究中，一般采用扭轉模諧振腔、短諧振腔、諧振腔中插入標準具或雙折射濾波片等 方法使激光器W單縱模方式運轉。
[0003] 拉曼激光器是基于受激拉曼散射原理的激光器，通過它我們能夠得到很多固體激 光器不能直接發(fā)射的特殊波長。當前階段很多常規(guī)拉曼激光器實現的拉曼激光輸出光譜一 般比較寬[如H. N. Zhang, X. H.畑en , Q. P. Wang ,X. Y. Zhang, J.畑ang, L. Gao ,H. B.化en, Z. H. Cong, Z. J 丄IUiXJJao and P 丄i, Opt 丄 etter. 39(9) ,2014]不能滿足在遙感、激光雷 達、自適應光學等領域對激光線寬的某些特殊應用需求。
[0004] 中國專利文件CN103779766A(申請?zhí)朇N201410002628.5)，公開了一種Nd:YAG/Ba (N03)2單頻固體拉曼激光器，該專利設計時選擇的是S腔鏡禪合腔結構，并在基頻腔中加入 標準具，實現單頻基頻光輸出來累浦拉曼晶體W獲得單頻拉曼輸出。理論上要實現拉曼輸 出腔內光功率密度必須非常高，但是該專利文件中為獲得單頻基頻光將標準具(基頻光反 射率35%)放入基頻腔內嚴重損耗腔內光功率密度，使得拉曼光起振困難。在該專利文件的 實施例中采用的結構，為實現單頻拉曼輸出該結構的拉曼腔縱模間隔必須大于拉曼晶體的 增益譜寬，因此該專利只能選擇增益譜寬盡量窄的拉曼晶體比如Ba(N〇3)2,從而限制了該專 利的適用度。

【發(fā)明內容】

[0005] 針對現有技術的不足，本發(fā)明提供了一種單頻固體拉曼激光器，該激光器采用標 準具禪合腔或直腔全固態(tài)激光器結構，能夠保證輸出光為脈沖的或連續(xù)的、單頻的并且具 有結構緊湊、穩(wěn)定性好、適用范圍廣等特點。
[0006] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0007] -種單頻固體拉曼激光器，包括累浦源、禪合透鏡組、激光增益介質、拉曼晶體、腔 鏡Ml、腔鏡M3、腔鏡M4、分光鏡M5和溫度控制系統(tǒng)，累浦源輸出累浦光，沿所述累浦光的傳播 方向設置禪合透鏡組、腔鏡Ml、激光增益介質、拉曼晶體、腔鏡M3、第一 FP標準具、第二FP標 準具、腔鏡M4、分光鏡M5，腔鏡Ml和腔鏡M3構成基頻光諧振腔，腔鏡Ml與腔鏡M4構成拉曼光 諧振腔，激光增益介質、拉曼晶體的外部設有溫度控制系統(tǒng)。FP標準具即為法布里-巧羅(F-P)標準具，激光增益介質、拉曼晶體均置于溫度控制系統(tǒng)中保持上述晶體W及器件溫度恒 定W便減少激光器腔內晶體熱效應;腔鏡Ml和腔鏡M3構成基頻光諧振腔，在基頻光諧振腔 內振蕩生成基頻光，腔鏡Ml與腔鏡M4構成拉曼光諧振腔，拉曼光諧振腔內振蕩生成拉曼光， W此形成直腔全固態(tài)激光器結構，腔鏡M3也起到隔離基頻光的作用，防止基頻光打到標準 具上損壞標準具。
[000引根據本發(fā)明優(yōu)選的，所述單頻固體拉曼激光器還包括腔鏡M2,腔鏡M2位于激光增 益介質和拉曼晶體之間，腔鏡M2與腔鏡M4構成拉曼光諧振腔。增加腔鏡M2，使腔鏡Ml與腔鏡 M3構成基頻光諧振腔，腔鏡M2與腔鏡M4構成拉曼光諧振腔，W此形成禪合腔全固態(tài)激光器 結構，縮短了拉曼光諧振腔的腔長，增加了拉曼光諧振腔內的光功率密度，減少拉曼腔的損 耗，更容易實現拉曼轉換。
[0009] 進一步優(yōu)選的，所述單頻固體拉曼激光器還包括調Q器件，調Q器件位于激光增益 介質和腔鏡M2之間，調Q器件外部設有溫度控制系統(tǒng)，調Q器件為主動調Q器件或被動調Q器 件。增加采用內腔調Q技術，能夠得到單頻激光脈沖輸出，沒有調Q器件時輸出連續(xù)單頻拉曼 光，有調Q器件時輸出脈沖單頻拉曼光。
[0010] 進一步優(yōu)選的，所述的激光增益介質、調Q器件的兩個通光端面上均鍛有對累浦 光、基頻光和拉曼光光透過率大于99 %的增透膜。
[0011] 根據本發(fā)明優(yōu)選的，所述的拉曼晶體的兩個通光端面均鍛有對基頻光和拉曼光光 透過率大于99%的增透膜。
[0012] 根據本發(fā)明優(yōu)選的，所述的腔鏡Ml鍛有對累浦光透過率大于99%、對基頻光和拉 曼光反射率均大于99%的介質膜。
[0013] 進一步優(yōu)選的，所述的腔鏡Ml為平平鏡或平凹鏡或平凸鏡。
[0014] 進一步優(yōu)選的，所述的腔鏡M2鍛有對基頻光透過率大于99%而對拉曼光反射率大 于99 %的介質膜。
[0015] 進一步優(yōu)選的，所述的腔鏡M2為平平鏡或平凹鏡或平凸鏡。
[0016] 根據本發(fā)明優(yōu)選的，所述的腔鏡M3鍛有對基頻光反射率大于99%而對拉曼光透過 率大于99%的介質膜。W增強拉曼光諧振腔腔內基頻光功率密度W便更容易實現拉曼轉 換。
[0017] 根據本發(fā)明優(yōu)選的，所述的腔鏡M4鍛有對基頻光透過率大于99%而對拉曼光透過 率為1%-99%之間的介質膜。
[0018] 根據本發(fā)明優(yōu)選的，所述的分光鏡M5鍛有對基頻光反射率大于99%而對拉曼光透 過率大于99%的介質膜。分光鏡M5用于分離基頻光和拉曼光。
[0019] 根據本發(fā)明優(yōu)選的，所述的激光增益介質是滲Nd3+的晶體、玻璃、陶瓷的任意一種， 或是滲化的晶體、陶瓷、玻璃的任意一種，激光增益介質的長度為0.5mm-50mm，滲雜濃度為 1234 根據本發(fā)明優(yōu)選的，所述的拉曼晶體為鶴酸鹽(如BaW〇4、SrW〇4、CaW〇4)、硝酸鹽(如 Ba(N〇3)2)、鋼酸鹽（如CaMo〇4、BaTeM〇2〇9)、KTP、KTA、金剛石的任意一種，拉曼晶體的長度為 0.5mm-10OmmO 2 上述激光增益介質、拉曼晶體的所列材料均為本領域技術人員熟知的激光器所用 材料。 3 根據本發(fā)明優(yōu)選的，所述的第一FP標準具、第二FP標準具均為拉曼光部分透過，透 過率為1 %-99 %，厚度為0.1 mm-SOmm。 4 根據本發(fā)明優(yōu)選的，所述累浦源為準連續(xù)累浦源或連續(xù)累浦源。準連續(xù)累浦源的 頻率范圍為1-1000化，持續(xù)時間范圍為化S-IOms。
[0024] 本發(fā)明中采用的是=鏡直腔結構W及更進一步的四鏡禪合腔結構，在拉曼腔中放 入標準具實現單頻拉曼輸出。根據不同的拉曼晶體性質只需放入標準具厚度相匹配就可實 現不同的單頻拉曼輸出，因此本發(fā)明不像現有技術一樣對拉曼晶體有嚴格要求。
[0025] 不同標準具的性能主要有W下兩個參數來表征、選定：
[00%] 1.各中屯、頻率的頻率間隔A V
[0028] 其中，C為光的傳播速度，n為標準具折射率，d為標準具厚度。
[0029] 2.透射譜線的半值寬度
[0030] 中屯、波長為、的譜線用波長表示的自由光譜寬度為A入。
[0032] 其中，A為激光波長，R為標準具反射率，下標C意為中屯、波長里"中間"的英文" center"的縮寫；
[0033] 或用頻率間隔來表示為
[0035] 不同拉曼晶體輸出的自由光譜寬度A、不一樣，第一FP標準具的厚度決定了運個 標準具的頻率間隔A VI，只要運個頻率間隔A VI〉自由光譜頻率間隔A V。就能初步得到線寬 比較窄、縱模數較少的一個輸出，然后第二FP標準具的頻率間隔A V2只要大于第一FP標準 具的頻率間隔A Vi就能選出單縱模來。本發(fā)明基頻腔中可選擇是否加入調Q器件，不加入調 Q器件便可實現單頻拉曼激光連續(xù)輸出，加入調Q器件后可實現單頻拉曼光脈沖輸出。
[0036] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0037] 1.本發(fā)明具有緊湊、高效、穩(wěn)定性好的優(yōu)點，能夠很好的實現激光波長范圍的拓寬 得到各種特殊應用的特殊波長。
[0038] 2.本發(fā)明將單頻激光技術與拉曼激光技術完美的結合在一起，采用單頻固體拉曼 激光器結構來獲得各種新波長的單頻拉曼光輸出。
[0039] 3.本發(fā)明適應度廣，能夠更換各種激光增益介質、拉曼晶體得到各種波長的單頻 拉曼激光輸出，滿足實際應用中對不同波長的要求。
[0040] 4.本發(fā)明采用準連續(xù)累浦源或連續(xù)累浦源，準連續(xù)累浦源可減少激光增益介質的 熱效應，可W在保證激光單頻輸出的前提下，最大化優(yōu)化激光的輸出效果。
[0041 ] 5.本發(fā)明可采用內腔調Q技術，能夠得到單頻激光脈沖輸出。
[0042] 6.本發(fā)明在所述拉曼晶體前放置腔鏡M2,能夠極大的縮短拉曼腔長W實現模式匹 配易于得到單頻輸出。
[0043] 7.本發(fā)明采用雙標準具結構，能夠得到比其他單頻激光器更窄線寬的單頻激光輸 出。
【附圖說明】
[0044] 圖1為本發(fā)明實施例1的結構示意圖；
[0045] 圖2為本發(fā)明實施例2的結構示意圖；
[0046] 圖3為實施例2的加入標準具后單頻拉曼光的平均輸出功率隨平均累浦功率的變 化圖；
[0047] 圖4為實施例2的單頻拉曼光FP干設圓環(huán)；
[0048] 圖5為實施例2的單頻拉曼光脈沖圖；
[0049] 其中：1、累浦源；2、禪合透鏡組；3、腔鏡Ml ;4、激光增益介質；5、調Q器件；6、腔鏡 M2; 7、拉曼晶體;8、腔鏡M3; 9、第一 FP標準具；10、第二FP標準具；11、腔鏡M4; 12、分光鏡M5。
【具體實施方式】
[0050] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明，但不限于此。
[0化1]實施例1:
[0052] 本實施例的激光器結構如圖1所示。
[0053] -種單頻固體拉曼激光器，包括累浦源、禪合透鏡組、激光增益介質、調Q器件、拉 曼晶體、腔鏡Ml、腔鏡M3、腔鏡M4、分光鏡M5和溫度控制系統(tǒng)，累浦源輸出累浦光，沿所述累 浦光的傳播方向設置禪合透鏡組、腔鏡Ml、激光增益介質、調Q器件、拉曼晶體、腔鏡M3、第一 FP標準具、第二FP標準具、腔