[發明專利]一種自倍頻近紅外固體激光器

有效

• 申請號: 200810070573.6
• 申請日: 2008-01-31
• 公開（公告）號: CN101499612A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 陳雨金;黃藝東;林炎富;龔興紅;羅遵度
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16;H01S3/109;H01S3/06;H01S3/08;H01S3/11;H01S3/098;H01S3/00
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• 代理人: 暫無信息

??????????????????????????技術領域

本發明涉及激光晶體和器件領域。

??????????????????????????背景技術

750到820納米波段范圍的近紅外激光可用于光譜分析、微量氣體探測、醫 學以及環境監測等眾多領域。而且，該波段激光在超冷原子物理研究、量子通 訊、量子計算等高技術領域也有重要應用。

目前，獲得該波段激光器的技術途徑主要有以下三種：

(1)半導體激光器直接輸出；

(2)染料激光器直接輸出；

(3)調諧三價過渡族金屬離子激光器。

然而，第一種途徑的半導體激光由于輸出光束質量較差，波長隨工作溫度和輸 出功率而變化，在許多實際應用中受到了限制；第二種途徑的染料激光器中的 染料需定時更換，工作壽命短，使用不方便；第三種途徑首先需要利用807納 米附近波長的半導體激光泵浦摻Nd³⁺的激光材料獲得1064納米激光，再通過倍 頻技術獲得532納米激光，最后利用532納米激光泵浦摻雜三價過渡族金屬離 子的激光材料，并采用調諧元件得到該波段的激光，該技術雖然可以得到高輸 出功率和高光束質量的激光，但系統比較復雜，設備龐大，工作環境和條件要 求嚴格，不利于移動和野外應用。

目前，以Er³⁺摻雜的激光晶體作為增益介質已經實現了1.5-1.6微米波段的 基波激光運轉。利用激光晶體自身具有的非線性光學性能((即非線性激光晶 體)，通過確定該晶體在不同基波激光波長處的倍頻相位匹配方向并設計相應的 激光腔鏡透過率，可對自身基波激光進行倍頻，即自倍頻，采用發射光能被該 非線性激光晶體有效吸收的泵浦源，實現750到820納米波段范圍的近紅外固 體激光輸出。

??????????????????????????發明內容

本發明的目的是采用自身具有非線性光學性能的Er³⁺離子摻雜的非線性激 光晶體作為增益介質，通過確定該晶體在不同基波激光波長處的倍頻相位匹配 方向并設計相應的激光腔鏡透過率，利用該類晶體的自倍頻特性，獲得750到 820納米波段的近紅外固體激光。

本發明包括如下技術方案：

1.一種自倍頻近紅外固體激光器，是由泵浦系統、激光腔鏡及Er³⁺離子摻雜的 非線性激光晶體組成，其特征在于：該激光器以Er³⁺離子摻雜的非線性激光 晶體同時作為增益基質和倍頻元件，非線性激光晶體的兩端面沿垂直于自倍 頻的相位匹配方向切割，采用發射光能被該非線性激光晶體有效吸收的泵浦 源，獲得1.5-1.6微米波段的基波激光運轉，再利用激光晶體自身具有的非線 性光學效應將該基波激光倍頻，實現750到820納米波段的固體激光輸出。

2.如項1所述的激光器，其特征在于：所述的非線性激光晶體為 Er_xRE_yM_zR_(1-x-y-z)Al₃(BO₃)₄或Er_xRE_yM_zR_(1-x-y-z)Ca₄O(BO₃)₃晶體，其中x＝0.5～ 10mol％，y＝0～50mol％，z＝0～10mol％，RE為Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、 Dy、Ho、Tm、Yb等稀土元素中某一元素或若干元素的組合，M為Cr、Ti 等過渡族元素，R為Sc、Y、La、Gd、Lu元素中某一元素或若干元素的組 合，RE和M在晶體中的作用是作為敏化劑。

3.如項1所述的激光器，其特征在于：直接在非線性激光晶體的兩端面鍍激光 腔鏡膜，構成一個沒有獨立輸入腔鏡和輸出腔鏡的激光器。

4.一種750到820納米波段自倍頻脈沖激光器，其特征在于：在項1的激光腔 中插入1.5-1.6微米波段處的調Q或鎖模元件，輸出750到820納米波段的 自倍頻脈沖激光。