[發(fā)明專利]一種綠色波段的正交偏振雙波長(zhǎng)激光器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210505443.7
• 申請(qǐng)日: 2012-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103022883A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 涂朝陽(yáng);游振宇;朱昭捷;王燕;李堅(jiān)富
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): H01S3/16
• 分類號(hào): H01S3/16;H01S3/109
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

雙波長(zhǎng)激光可廣泛應(yīng)用于光通信、光動(dòng)力學(xué)醫(yī)療、光計(jì)算、非線性頻率轉(zhuǎn)換、環(huán)境監(jiān)測(cè)、激光遙感、激光雷達(dá)及光譜學(xué)等領(lǐng)域，已是國(guó)內(nèi)外熱門的研究課題，特別是利用非線性光學(xué)差頻技術(shù)對(duì)雙波長(zhǎng)激光進(jìn)行差頻，可產(chǎn)生太赫茲波。而太赫茲波與物質(zhì)相互作用中包含有豐富的物理和化學(xué)信息，具有相干性、低能性、高穿透性、無(wú)損傷等獨(dú)特優(yōu)異特性，在物理、化學(xué)、天文學(xué)、生命和醫(yī)藥科學(xué)以及安全檢查、醫(yī)學(xué)成像、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品檢驗(yàn)、射電天文、衛(wèi)星通信和武器制導(dǎo)等基礎(chǔ)與應(yīng)用研究領(lǐng)域均具有巨大的科學(xué)研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，還是一個(gè)尚未充分研發(fā)的電磁輻射區(qū)域。

THz波主要是采用光學(xué)技術(shù)和電子學(xué)技術(shù)兩種方法來(lái)產(chǎn)生。非線性差頻過(guò)程是THz波的有效獲取方法之一，與其它技術(shù)相比，非線性差頻過(guò)程可以產(chǎn)生功率較高的相干寬帶可調(diào)諧的單頻THz波，最大優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有閾值，設(shè)備簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，不需要價(jià)格昂貴的泵浦裝置，可產(chǎn)生較高功率的THz波輻射，甚至可以得到比太赫茲波參量振蕩器更寬的THz波調(diào)諧范圍。

差頻方法產(chǎn)生THz波的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)之一是要獲得功率較高、波長(zhǎng)比較接近的泵浦光和信號(hào)光（波長(zhǎng)相差不大于10nm）的雙波長(zhǎng)激光泵浦源，核心元件是雙波長(zhǎng)激光增益晶體。

YCaO(BO₃)₃?晶體屬于單斜晶系，空間群為Cm,晶胞參數(shù)為a=8.078?,b=16.022?,?c=3.534?,?=101.19⁰,d=3.269。Yb激活的YCaO(BO₃)₃?激光晶體在976nm?LD泵浦下，在1060nm?~1080nm波段具有寬的發(fā)射峰。

在文獻(xiàn)OPTICS?LETTERS　2007，32(20):2909～2911中，山東大學(xué)晶體中心報(bào)道了采用976nm?LD?抽運(yùn)y切的Yb:YCaO(BO₃)₃?激光晶體，實(shí)現(xiàn)了（E∥x）和（E∥z）的正交雙偏振激光輸出，在1084.3nm?（E∥x）處的輸出功率為3.15W，在1061.3nm?（E∥z）處的輸出功率為3.45W。

雖然Yb:YCaO(BO₃)₃?激光晶體可以實(shí)現(xiàn)（E∥x）和（E∥z）的正交雙偏振激光輸出，但是當(dāng)其應(yīng)用于差頻方法產(chǎn)生THz波技術(shù)時(shí)，其正交雙偏振激光輸出的雙波長(zhǎng)相差為23nm，遠(yuǎn)大于10nm，其對(duì)應(yīng)的THz波的波段大于3THz,由于現(xiàn)有的紅外倍頻晶體在該波段的透光率都較小，如果Yb:YCaO(BO₃)₃?激光晶體應(yīng)用于差頻技術(shù)產(chǎn)生THz波時(shí)，顯然地,?其功率和效率都會(huì)低下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于公開(kāi)一種新型的綠色波段的正交偏振雙波長(zhǎng)激光器。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，提供了一種雙波長(zhǎng)相差接近于10nm的高功率、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的正交偏振雙波長(zhǎng)激光器，以便解決差頻技術(shù)產(chǎn)生THz波時(shí)的功率和效率低下問(wèn)題。

這種正交偏振雙波長(zhǎng)激光器仍然采用Yb³⁺:Ca₃La₂(BO₃)₄晶體作為增益介質(zhì)，但是同時(shí)采用非臨界相位匹配取向的LBO二階非線性光學(xué)晶體進(jìn)行倍頻，采用這種設(shè)計(jì)方案的正交偏振雙波長(zhǎng)激光器，可以實(shí)現(xiàn)530.7nm?（E∥z）和542.15nm?（E∥x）的綠色雙波長(zhǎng)正交雙偏振激光輸出，最大輸出功率達(dá)到4w以上，其正交雙偏振激光輸出的雙波長(zhǎng)相差為11.45?nm，接近于10nm。

本發(fā)明的有益效果是，由于采用非臨界相位匹配取向的LBO二階非線性光學(xué)晶體進(jìn)行倍頻，從而減小了正交雙偏振激光輸出的雙波長(zhǎng)相差值，使其接近于10nm，當(dāng)采用差頻技術(shù)產(chǎn)生THz波時(shí)，對(duì)應(yīng)的THz波的波段接近于3THz,?從而處于紅外倍頻晶體的有效透過(guò)窗口，可以大大地提高THz波的功率和效率。

附圖說(shuō)明

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的兩個(gè)個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行具體描述:

圖1為例1的實(shí)驗(yàn)裝置圖。

圖2為例2的實(shí)驗(yàn)裝置圖。

具體實(shí)施方式

例1：