[發明專利]基于摻Nd3+增益介質的腔內和頻連續波紫外激光器

無效

• 申請號: 201110458732.1
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102522690A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 賈富強;姬彪;鄭新雙
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16;H01S3/081;H01S3/109
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種全固態紫外激光器，尤其是涉及一種基于摻Nd³⁺增益介質的腔內和頻連續波紫外激光器。

背景技術

紫外激光器具有波長短、易聚焦、能量集中、分辨率高等優點，在光譜學、光學信息存儲、精密材料加工、光印刷、醫療等方面具有廣泛的用途。與傳統紫外波段的準分子激光器相比，激光二極管抽運的全固態紫外激光器由于具有效率高、體積小、性能穩定等諸多特點，已成為紫外激光器發展的主要方向。全固態紫外激光器主要是利用非線性晶體進行腔外或腔內頻率轉換來實現的。目前，國內外已有大量關于紫外激光器的文獻報道，它們利用摻釹的材料作為激光增益介質，實現能級⁴F_3/2到能級⁴I_13/2或能級⁴F_3/2到能級⁴I_11/2的躍遷，得到基波后采用先倍頻再和頻技術獲得440nm和350nm附近的藍光(X.P.HU，G.ZHAO，“High-power，blue-light?generationin?a?dual-structure，periodically?poled，stoichiometric?LiTaO3?crystal”，Appl.Phys.B?87，91-94(2007))和紫外激光(B.Yong，F.Yan，“High-average?power?THG?of?adiode-pumped?Nd:YAG?laser?at?355nm?generated?by?LiB3O5?crystal”，Chinese?Optics?Letters，Vol.1?Issue?2，pp.91-92(2003))。但利用摻釹激光增益介質能級⁴F_3/2到能級⁴I_9/2的躍遷獲得紫外激光的文獻報道卻相對缺乏。摻釹離子激光增益介質主要存在三條主要的躍遷譜線，⁴F_3/2到⁴I_13/2，⁴F_3/2到⁴I_11/2，⁴F_3/2到⁴I_9/2，分別對應的躍遷的波長在1.3μm、1.06μm和0.9μm。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于摻Nd³⁺增益介質的腔內和頻連續波紫外激光器。

本發明設有激光二極管泵浦源、光學準直聚焦系統、第1激光諧振腔鏡、第2激光諧振腔鏡、第3激光諧振腔鏡、第4激光諧振腔鏡、激光增益介質、二次諧波晶體和三次諧波晶體；所述激光二極管泵浦源、光學準直聚焦系統、第1激光諧振腔鏡、激光增益介質和第2激光諧振腔鏡從左至右依次設置在第一光軸上，所述第3激光諧振腔鏡、三次諧波晶體、二次諧波晶體和第4激光諧振腔鏡從左至右依次設置在第二光軸上；第2激光諧振腔鏡、第3激光諧振腔鏡、第4激光諧振腔鏡與第1激光諧振腔鏡構成激光器的諧振腔，所述諧振腔為Z型折疊諧振腔。

激光二極管泵浦源發出的泵浦光經光學準直聚焦系統對激光增益介質進行端面泵浦；在Z型折疊諧振腔內，由于諧振腔鏡對基波光和二次諧波的高反射，促使諧振腔內部的功率密度增強，基波在二次諧波晶體內倍頻，產生藍色激光，該藍光與剩余的基波在三次諧波晶體內和頻，產生紫外三次諧波輸出。諧振腔鏡對二次諧波即藍光的高反射，可以充分利用二次諧波在諧振腔內的往返增強作用，最后提高三次諧波的轉換效率。

所述激光二極管泵浦源可為激光二極管，激光二極管陣列或光纖耦合輸出的激光二極管陣列等，泵浦光峰值輸出波長為0.81μm或0.88μm，泵浦光經過準直聚焦系統后聚焦到激光增益介質中。

所述激光增益介質可采用摻Nd³⁺的激光增益介質，所述摻Nd³⁺的激光增益介質可選自Nd:YVO4、Nd:YAG、Nd:YLF、Nd:YAP、Nd:GdVO4等中的一種，或采用把一塊激光增益介質和一塊或者兩塊純的非摻雜同質基底材料通過鍵合技術實現穩固結合的鍵合晶體，所述激光增益介質中Nd³⁺的摻雜濃度范圍可為0.1％～10％，晶體橫截面的尺寸可為諧振腔中基波激光光斑直徑的2～10倍。