[發明專利]采用雙摻硼酸氧鈣稀土鹽晶體的可調諧固體激光器

有效

• 申請號: 200910111240.8
• 申請日: 2009-03-13
• 公開（公告）號: CN101834404A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 陳雨金;黃藝東;林炎富;龔興紅;黃建華;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;H01S3/091;H01S3/094
• 代理公司: 暫無信息
• 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

可調諧激光器因其輸出激光波長在幾百納米范圍內連續可調而在許多領域得到廣泛應用。與染料可調諧激光器相比，固體可調諧激光器使用壽命長、光束質量高，是可調諧激光技術的發展方向。其中的摻鈦藍寶石激光器以調諧波長范圍寬、轉換效率高、輸出功率大而著稱。其典型的構成為：利用輸出波長在808nm附近GaAlAs半導體泵浦激光晶體Nd³⁺:YVO₄或Nd³⁺:YAG產生1064nm波長的激光，經非線性光學晶體KTP或LBO倍頻得到532nm綠色激光，再用該綠色激光泵浦可調諧激光晶體Ti³⁺:Al₂O₃并最終輸出在700nm到1200nm波長范圍可調諧的激光。該激光系統需要兩塊激光晶體和一塊非線性光學晶體，器件結構復雜，維護困難，穩定性和可靠性都比較差，而且價格比較昂貴，對使用環境的要求也比較高，在很多領域都無法應用。

發明內容

本發明的目的是只利用一塊雙摻稀土離子和過渡族金屬離子的硼酸氧鈣稀土鹽非線性激光晶體作為增益介質，利用該類晶體同時具有受激發射和非線性光學性能的特性，采用能被該晶體中的稀土離子有效吸收的紅外光作為泵浦源，通過確定該晶體在基波激光波長處的自倍頻相位匹配方向，將基波激光波長經該晶體自身倍頻后處于晶體中過渡族金屬離子的有效吸收譜帶中，過渡族金屬離子吸收該倍頻光后輸出可調諧固體激光。

本發明包括如下技術方案：

采用雙摻硼酸氧鈣稀土鹽晶體的可調諧固體激光器，是由紅外光泵浦系統、摻雜稀土離子和過渡族金屬離子的雙摻非線性激光晶體、波長調諧元件和鍍上介質膜的激光腔鏡組成，其特征在于：該激光器只采用一塊Gd_xY_1-xCaO(BO₃)₃雙摻非線性激光晶體作為激光介質，其中x＝0～1.0，并以0.5at.％～15.0at.％的Nd³⁺離子或1.0at.％～50.0at.％的Yb³⁺離子取代Gd³⁺離子和Y³⁺離子，同時以0.5at.％～10.0at.％的Cr³⁺離子或0.05at.％～5.0at.％的Ti³⁺離子取代Gd³⁺和Y³⁺離子，采用能被該雙摻非線性激光晶體中的稀土離子有效吸收的紅外光作為泵浦源，實現可調諧固體激光輸出；該雙摻非線性激光晶體根據基波激光的自倍頻相位匹配需要進行定向切割，使其入射和出射端面與所需的相位匹配方向垂直。

所述的雙摻非線性激光晶體的兩端面鍍紅外泵浦光、稀土離子基波光和過渡族金屬離子可調諧激光的增透膜。

直接將對稀土離子的倍頻光高反，對過渡族金屬離子可調諧激光高透的介質膜鍍在所述雙摻非線性激光晶體面向波長調諧元件的端面上。

該固體可調諧激光器的一種基本構造如附圖所示，其中1是雙摻硼酸氧鈣稀土鹽非線性激光晶體，其通光方向與倍頻稀土離子基波激光的相位匹配方向一致；2是激光腔的入射鍍膜腔鏡；3是對稀土離子的倍頻光高反，對過渡族金屬離子可調諧激光高透的鍍膜片；4是對過渡族金屬離子激光波長進行調諧的元件或元件組合；5是激光腔的出射鍍膜腔鏡；6是端面泵浦的紅外光入射方向；7是側向泵浦的紅外光入射方向；8是可調諧激光出射方向。

利用本發明技術方案制造的可調諧固體激光器具有的有益效果是激光器件更加緊湊，在很大程度上克服了器件制造、維護、調整的復雜性，降低了制造和維護成本，提高了運轉的穩定性和可靠性，將進一步拓展可調諧固體激光的應用領域。

附圖說明

附圖為雙摻硼酸鈣氧鹽晶體可調諧激光器結構簡圖。

具體實施方式

實例1：807nm波長的紅外光端面泵浦雙摻Nd³⁺和Cr³⁺的GdCaO(BO₃)₃非線性激光晶體產生650nm到800nm波長范圍的可調諧固體激光。