[發(fā)明專利]砷酸鈦氧鉀晶體全固體拉曼激光器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810014402.1
• 申請日: 2008-02-28
• 公開（公告）號: CN101242076A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉兆軍;王青圃;張行愚;陶緒堂;范書振;叢振華
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學
• 主分類號: H01S3/30
• 分類號: H01S3/30;H01S3/0941;H01S3/08;H01S3/10;H01S3/16;H01S3/11
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 許德山

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固體激光器，特別是一種砷酸鈦氧鉀晶體全固體拉曼激光器。

(二)背景技術(shù)

受激拉曼散射是一種重要的激光變頻技術(shù)，通過受激拉曼散射可以將激光器的輸出波長范圍擴展到紅外至紫外。固體拉曼介質(zhì)與氣體或液體拉曼介質(zhì)相比，具有粒子濃度大、體積小、性能穩(wěn)定、泵浦閾值低、熱導性能好等優(yōu)點。近幾年，固體拉曼介質(zhì)及全固體拉曼激光器已成為激光器件領(lǐng)域的研究熱點之一。目前國內(nèi)、外已經(jīng)有關(guān)于固體拉曼激光器的報道，他們主要采用鎢酸鹽類(KGd(WO₄)₂，BaWO₄，SrWO₄)、釩酸鹽類(YVO₄，GdVO₄)、硝酸鹽類(Ba(NO₃)₂)、碘酸鹽類(LiIO₃)等晶體作為拉曼介質(zhì)。這些拉曼介質(zhì)的拉曼頻移一般在900cm^-1以上，因此當用最成熟的1.06微米激光泵浦時，會獲得1.18微米左右的拉曼激光。砷酸鈦氧鉀晶體在234cm^-1處有很強的拉曼增益，可以獲得1.09微米拉曼激光，但至今還沒有發(fā)現(xiàn)用該晶體來實現(xiàn)的拉曼激光器。

(三)發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，以獲得1.09微米拉曼激光輸出，本發(fā)明提供一種砷酸鈦氧鉀晶體(KTiOAsO4，KTA)全固體拉曼激光器。

一種砷酸鈦氧鉀(KTA)晶體全固體拉曼激光器，包括激光二極管(LD)泵浦源、諧振腔，諧振腔由后腔鏡和輸出鏡組成，其特征在于諧振腔中放置激光增益介質(zhì)、調(diào)Q裝置和KTA晶體；激光增益介質(zhì)、調(diào)Q裝置和KTA晶體均由冷卻裝置對其進行溫度控制；由激光二極管LD泵浦源產(chǎn)生的泵浦光耦合進入激光增益介質(zhì)，所產(chǎn)生的基頻光通過KTA晶體，由于KTA晶體具有拉曼效應(yīng)，因而會產(chǎn)生受激拉曼散射，可以有效地產(chǎn)生拉曼轉(zhuǎn)換、獲得1.09微米拉曼激光，由輸出鏡輸出。

所述的激光二極管LD泵浦源可以是連續(xù)光泵浦，也可以是準連續(xù)光泵浦；可以是LD端面泵浦源，它包括驅(qū)動電源、激光二極管、冷卻裝置、光纖和耦合透鏡組；也可以是LD側(cè)面泵浦源，它包括驅(qū)動電源、LD側(cè)泵模塊、冷卻裝置。

所述的諧振腔是直腔，也可以是折疊腔(折疊腔時須加入折疊鏡以改變光路途徑)，腔長為5cm-50cm，諧振腔的后腔鏡和輸出鏡的曲率半徑可根據(jù)實際情況選擇。

所述的諧振腔在LD端面泵浦情況下，諧振腔內(nèi)的調(diào)Q開關(guān)和KTA晶體的相對位置可進行調(diào)換；在LD側(cè)面泵浦情況下，諧振腔內(nèi)的側(cè)泵模塊及激光增益介質(zhì)、調(diào)Q開關(guān)、KTA晶體的相對位置可相互進行調(diào)換。

所述的激光增益介質(zhì)可以是摻釹(Nd)或摻鐿(Yb)的以下諸晶體中的一種：釔鋁石榴石(YAG)、釩酸釔(YVO4)、釩酸釓(GdVO4)、釩酸镥(LuVO4)、氟化釔鋰(YLF)、鋁酸釔(YAP)、釓鎵石榴石(GGG)、鎢酸釓鉀(KGd(WO4)2)等；也可以是鍵合晶體釔鋁石榴石/摻釹釔鋁石榴石(YAG/Nd:YAG)、釩酸釔/摻釹釩酸釔(YVO₄/Nd:YVO₄)諸晶體中的一種。

所述的激光增益介質(zhì)的摻雜濃度當摻釹時為0.05-at.％至3-at.％；摻鐿時為0.05-at.％至10-at.％。

所述的激光增益介質(zhì)的兩個端面均鍍有對泵浦光波段及1000nm-1100nm波段的增透膜。

所述的調(diào)Q裝置可以是電光調(diào)Q裝置、聲光調(diào)Q裝置或可飽和吸收體被動調(diào)Q裝置中的任意一種：聲光調(diào)Q裝置由射頻輸入裝置和調(diào)Q晶體組成，調(diào)Q晶體的兩端面均鍍有1000nm-1100nm波長的增透膜；調(diào)制頻率為1Hz-100KHz，通過輸入射頻波改變調(diào)Q晶體的密度，來實現(xiàn)周期性改變激光諧振腔閾值的目的，起到調(diào)Q開關(guān)作用；電光調(diào)Q裝置由電光晶體和驅(qū)動電源組成，利用晶體的電光效應(yīng)，對通過其中的激光的相位產(chǎn)生調(diào)制，進而改變偏振態(tài)，完成開、關(guān)門過程，調(diào)制頻率為1Hz-100KHz；可飽和吸收體是利用材料的激發(fā)、躍遷特性，受激吸收時關(guān)門、向下躍遷時開門，以此完成對激光的開、關(guān)門控制，調(diào)制頻率為1Hz-100KHz。

所述的冷卻裝置有兩種方式：循環(huán)水冷卻——晶體側(cè)面均用帶有管道的金屬塊包住，金屬塊的管道內(nèi)持續(xù)通有循環(huán)冷卻水，用來給晶體降低溫度；半導體制冷——晶體側(cè)面被半導體制冷塊包圍。