[發(fā)明專利]一種腔內倍頻780納米固體激光器

有效

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• 申請日: 2011-08-22
• 公開（公告）號: CN102761057A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)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;H01S3/08;H01S3/109
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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技術領域

本發(fā)明涉及固體激光材料和器件領域。

背景技術

780nm激光對應于銣原子的D₂吸收躍遷。因此，780nm激光可應用于超冷原子物理研究、原子鐘、量子存儲、量子通訊和計算等眾多領域中，具有重要的軍事和民用價值及廣闊的市場前景。目前，用于上述領域的780nm激光主要是以1560nm光纖或半導體激光器作為光源，利用腔外倍頻技術獲得的。獲得的780nm激光相對于固體激光而言，光束質量和波長穩(wěn)定性均較差，在實際應用中受到了一定的限制。

目前，利用Er³⁺和Yb³⁺離子雙摻的硼鋁酸鹽晶體作為增益介質已經(jīng)實現(xiàn)了高性能的1.5-1.6μm波段的激光運轉。該晶體在1.5-1.6μm波段具有寬的增益譜帶和多個增益峰，其中一個增益峰正好位于1560nm波長，因此，通過采用特殊設計的激光腔鏡，即可抑制除1560nm外其它波長的激光起振，實現(xiàn)高性能的1560nm單波長固體激光輸出。然后利用腔內倍頻技術，即可獲得具有高輸出光束質量和波長穩(wěn)定性的780nm固體激光。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是采用Er³⁺和Yb³⁺離子雙摻的硼鋁酸鹽晶體作為增益介質，通過激光腔鏡透過率設計來抑制除1560nm外其它波長的激光起振，同時在激光腔內加入倍頻元件，獲得高性能的780nm單波長固體激光，以應用于超冷原子物理和量子信息等領域。

本發(fā)明包括如下技術方案：

1.???????一種腔內倍頻780nm固體激光器，包括紅外激光泵浦系統(tǒng)、激光腔、Er³⁺和Yb³⁺離子雙摻激光晶體以及用作倍頻1560nm激光的非線性光學晶體，其特征在于：該激光器采用Er_xYb_yR_(1-x-y)Al₃(BO₃)₄激光晶體作為增益介質，其中0.005≤x≤0.05，0.05≤y≤0.5，R為Sc、Y、La、Gd、Lu元素中某一元素或若干元素的組合；激光泵浦系統(tǒng)利用976nm附近波長的紅外激光；激光腔輸入介質膜片設計為在976nm波長附近透過率T≥70%，在1560nm波長處透過率T≤1%，長于1570nm波長處的透過率T≥4%；激光腔輸出介質膜片設計為在780nm波長處透過率T≥70%，在1560nm波長處透過率T≤3%，短于1550nm波長處的透過率T≥5%；非線性光學晶體為KTP、LBO、BBO或LiNbO₃晶體，并沿倍頻1560nm激光的相位匹配角切割。

2.???????如項1所述的固體激光器，其特征在于：激光腔輸入介質膜片設計為在976nm波長附近透過率T≥70%，在1560nm波長處透過率T≤1%，短于1550nm波長處的透過率T≥5%；激光腔輸出介質膜片設計為在780nm波長處透過率T≥70%，在1560nm波長處透過率T≤3%，長于1570nm波長處的透過率T≥4%。

3.???????如項1或2所述的固體激光器，其特征在于：將所述的激光晶體的一個端面與所述的非線性光學晶體的一個端面粘貼，在激光晶體的另一個端面和非線性光學晶體的另一個端面分別鍍上輸入和輸出介質膜片。

4.???????一種腔內倍頻780nm固體脈沖激光器，其特征在于：在項1或2的固體激光器的激光晶體和非線性光學晶體間插入1560nm波長處的調Q或鎖模元件，輸出780nm單波長脈沖激光。

5.???????如項4所述的固體脈沖激光器，其特征在于：將所述的激光晶體的一個端面與所述的調Q或鎖模元件的一個端面粘貼，再將所述的調Q或鎖模元件的另一端面與所述的非線性光學晶體的一個端面粘貼，在激光晶體的另一個端面和非線性光學晶體的另一個端面分別鍍上輸入和輸出介質膜片。

6.???????如項5所述的固體脈沖激光器，其特征在于：將所述的激光晶體與所述的調Q或鎖模元件分開。

7.???????如項5所述的固體脈沖激光器，其特征在于：將所述的調Q或鎖模元件與所述的非線性光學晶體分開。

8.???????如項4，5，6和7其中任一所述的固體脈沖激光器，其特征在于：將所述的調Q和鎖模元件同時置于激光腔中。