[發明專利]基于周期性極化反轉晶體直腔連續紫外激光器

在審

• 申請號: 201410206040.1
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103956644A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 梁萬國;鄒小林;周煌;馮新凱;繆龍;宋國才;陳懷熹
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: H01S3/109
• 分類號: H01S3/109;H01S3/08
• 代理公司: 福州科揚專利事務所 35001
• 代理人: 徐開翟;林朝熙

技術領域

本發明屬于激光技術領域，特別是涉及基于周期性極化反轉晶體直線腔連續紫外激光器。

背景技術

緊湊型的連續激光在工業和科學應用是有吸引力的，如生物醫學熒光分析拉曼光譜，顯微光刻和光學檢驗。過去十年，一直在發展新一代生物醫學儀器找到替代傳統已被用來作為激發源的氣體激光器。但他們也存在一些缺點，包括有限的壽命，低功率效率和體積笨重。隨著新的全固態激光技術的迅速發展，在過去的十年中，傳統的氣體激光器線現在被替換為一個更緊湊，高效，可靠的替代品。在某些情況下，紫外光源由LED光源激發，但在很多情況下，當要求在高分辨率檢測時，只有激光源可以提供高亮度、光譜純度以及優秀的光束質量。全固太紫外激光器主要是利用非線性晶體進行腔外或內頻率轉換來實現的。光學非線性頻率變換方式有兩種：雙折射相位匹配技術與準相位匹配技術。雙折射相位匹配技術是利用單軸或雙軸非線性晶體的雙折射特性，通過選擇光波的波矢方向和偏振方向來實現的。1962年，在諾貝爾物理得主N.Blembergen提出準相位匹配技術，及利用非線性極化率的周期躍變可以實現非線性頻率變換效率的增強。雙折射相位匹配技術相比，準相位匹配沒有雙折射相位匹配中關于波矢方向和偏振方向的限制。近年來隨著周期性極化反轉晶體的發展，使得準相位匹配技術成為越來越有效的光學非線性頻率變換方式。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了基于周期性極化反轉晶體直腔連續紫外激光器，包括帶尾纖輸出半導體激光器、泵浦耦合聚焦系統、第一激光諧振腔鏡、激光晶體、二次諧波晶體、分光鏡、三次諧波晶體、第二激光諧振腔鏡以及鍍在各晶體與腔鏡上的各膜系。它們的排列順序依次為帶尾纖輸出半導體激光器、泵浦耦合聚焦系統、第一激光諧振腔鏡、激光晶體、二次諧波晶體、分光鏡、三次諧波晶體、第二激光諧振腔鏡。其中第一激光諧振腔鏡與第二激光諧振腔鏡構成諧振腔。激光晶體吸收半導體泵浦激光產生基頻光振蕩，基頻光通過二次諧波晶體產生二次諧波，二次諧波與腔內振蕩的基頻光通過三次諧波晶體合頻產生三次諧波，三次諧波通過腔內分光鏡實現輸出。

所述激光二極管泵浦源可采用激光二極管，或光纖耦合輸出的激光二陣列，所述激光二極管泵浦源輸出的泵浦光波長在室溫下為808nm或880nm，泵浦光經過準直聚焦系統后聚焦到激光晶體中。準直聚焦系統中鏡片兩面都鍍泵浦光減反膜。

所述的第一激光諧振腔鏡，一面鍍泵浦光減反膜，另一面鍍泵浦光減反膜、基頻光全反膜。

所述的第二激光諧振腔鏡，一面鍍基頻光、二次諧波、三次諧波減反膜，另一面不鍍膜。

所述激光晶體可選自Nd:YVO₄、Nd:GdVO₄、Nd:YAP、Nd:YLF等，實現基頻光的偏振振蕩。激光晶體一面鍍泵浦光、基頻光減反膜，另一面鍍基頻光減反、二次諧波全反膜。

所述二次諧波晶體采用準相位匹配方式，二次諧波晶體選自PPLN、MgO:PPLN、PPLT、MgO:?PPLT、PPSLT、MgO:SPPLT、PPKTP等。根據不同的周期性極化反轉晶體不同色散方程與非線性有效系數設計不同周期，不同長度達到二次諧波在腔內高效寬溫轉化。雙面鍍基頻光與二次諧波減反膜。

所述三次諧波晶體采用準相位匹配方式，由于現階段短周期極化反轉晶體制作不成熟。采用準相位匹配方式時，也只能采用二階或三階匹配方式。晶體選自PPLT、MgO:PPLT、PPSLT、MgO:SPPLT、等。根據不同的周期性極化反轉晶體色散方程與非線性有效系數設計不同周期、不同長度達到三次諧波在腔內高效寬溫轉化。雙面鍍基頻光、二次諧波、三次諧波減反膜。

所述分光鏡，一面鍍基頻光、二次諧波減反膜，另一面鍍基頻光、二次諧波減反膜與三次諧波全反膜。斜插角度與垂直角度成15度。

本發明專利的目的在于提供一種高效緊湊，基于周期性極化反轉晶體直線腔連續紫外激光器。該激光器通過腔內倍頻，合頻采用周期性極化反轉晶體實現諧振波的頻率變換，諧振腔采用直線腔，紫外光通過腔內斜插入一片分光鏡實現輸出。通過對二次諧波晶體、三次諧波晶體的極化周期設計，使其工作最佳溫度匹配半導體激光器工作溫度只要對半導體泵浦激光器、激光晶體、二次諧波晶體、三次諧波晶體統一控溫，實現高效連續紫外激光輸出。

附圖說明

圖1為本發明實施例的結構組成示意圖。

具體實施方式

????實施例1