[發(fā)明專(zhuān)利]一種自倍頻全固態(tài)黃光激光器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510535273.0
• 申請(qǐng)日: 2015-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105071217B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于浩海;張懷金;王繼揚(yáng);路慶明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01S3/30
• 分類(lèi)號(hào): H01S3/30;H01S3/0941;H01S3/109;H01S3/16
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司37219
• 代理人: 陳桂玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種自倍頻黃光激光器，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，涉及激光和非線性晶體器件。

背景技術(shù)

黃光是指波長(zhǎng)處于570nm到590nm間的光，該波段屬于可見(jiàn)區(qū)域，在醫(yī)療、娛樂(lè)、軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域均有重要應(yīng)用和需求。目前實(shí)現(xiàn)全固態(tài)黃光特別是黃色激光的技術(shù)包括非線性和頻、拉曼頻移后倍頻或激光倍頻后通過(guò)拉曼頻移實(shí)現(xiàn)。其中非線性和頻技術(shù)為利用釹離子摻雜激光材料的1.06μm和1.3μm發(fā)射，通過(guò)非線性光學(xué)晶體實(shí)現(xiàn)腔外和頻或者腔內(nèi)和頻的形式實(shí)現(xiàn)黃光輸出，無(wú)論是腔外還是腔內(nèi)和頻的方式，涉及復(fù)雜的激光腔結(jié)構(gòu)和鍍膜方式，同時(shí)，至少需要兩塊晶體：激光晶體和倍頻晶體來(lái)實(shí)現(xiàn)和頻過(guò)程。拉曼頻移后倍頻技術(shù)主要是通過(guò)釹激光在1.06μm激光發(fā)射后利用拉曼頻移介質(zhì)實(shí)現(xiàn)1.18μm拉曼激光，之后通過(guò)倍頻實(shí)現(xiàn)黃光輸出，激光倍頻后拉曼頻移技術(shù)是通過(guò)釹激光在1.06μm激光發(fā)射后利用倍頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)532nm激光，之后利用拉曼頻移介質(zhì)的拉曼頻移實(shí)現(xiàn)黃光輸出。拉曼頻移技術(shù)本身就是一種三階非線性光學(xué)過(guò)程，所需光強(qiáng)較高，同時(shí)無(wú)論是拉曼頻移后的倍頻還是激光倍頻后的拉曼，其結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)均較為復(fù)雜。利用鏑離子發(fā)射通過(guò)藍(lán)光泵浦實(shí)現(xiàn)黃光輸出也是目前開(kāi)始研究并獲得黃光的重要技術(shù)，可實(shí)用的藍(lán)光光源包括倍頻激光和藍(lán)光半導(dǎo)體激光器，倍頻激光需用結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)復(fù)雜的激光器系統(tǒng)，成本較高，不利于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；而藍(lán)光半導(dǎo)體激光器如GaN等，價(jià)格較為昂貴，溫度穩(wěn)定性等也難以達(dá)黃光產(chǎn)業(yè)化的需求。

專(zhuān)利CN101562311A公開(kāi)了一種砷酸鈦氧鉀晶體全固態(tài)拉曼自倍頻黃光激光器，是一種基于拉曼效應(yīng)的黃光激光器，包括激光二極管泵浦源、諧振腔,由冷卻裝置對(duì)其進(jìn)行溫度控制,采用一塊KTA晶體替代拉曼晶體和倍頻晶體,諧振腔中依次放置激光增益介質(zhì)、調(diào)Q裝置和KTA晶體；由KTA晶體實(shí)現(xiàn)1.06微米基頻光的拉曼轉(zhuǎn)換獲得1.14微米附近的拉曼光,同時(shí),該KTA晶體還可實(shí)現(xiàn)拉曼光的倍頻獲得0.57微米附近的黃光。除了拉曼效應(yīng)所需功率密度高、由激光和非線性晶體兩塊組成，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，同時(shí)，KTA晶體需用助熔劑法生長(zhǎng)，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，成本高。

自倍頻激光器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、緊湊、輸出功率高等優(yōu)勢(shì)。目前，傳統(tǒng)自倍頻激光器主要基于釹離子摻雜的自倍頻晶體上，特別是利用釹離子在1.06μm-1.09μm處的激光實(shí)現(xiàn)倍頻產(chǎn)生綠光輸出，但釹離子發(fā)射峰為1.06μm、1.3μm和0.9μm三個(gè)波段，無(wú)論任何波段均難以直接倍頻達(dá)到黃光范圍。雖然通過(guò)1.06μm和1.3μm和頻也可實(shí)現(xiàn)黃光輸出，但該和頻過(guò)程涉及兩個(gè)波段1.06μm和1.3μm的同時(shí)發(fā)射，兩波段的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)使得激光輸出出現(xiàn)不穩(wěn)定且設(shè)計(jì)復(fù)雜。

鐿離子摻雜晶體可實(shí)現(xiàn)從950-1100nm較寬的發(fā)射譜線，而自倍頻過(guò)程可實(shí)現(xiàn)激光的倍頻，達(dá)到黃綠光波段(555nm)附近。目前所獲得的最長(zhǎng)鐿離子摻雜四硼酸鋁釔自倍頻黃綠光為569nm(Optics Communications 207,315,2002)，且此波段需要復(fù)雜的調(diào)諧過(guò)程才能實(shí)現(xiàn)，激光腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜；同時(shí)，四硼酸鋁釔晶體需用助熔劑法生長(zhǎng)，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，難以滿足批量化生產(chǎn)需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種自倍頻全固態(tài)黃光激光器，特別是頻率控制實(shí)現(xiàn)570nm～590nm的鐿離子摻雜自倍頻黃光激光器。

發(fā)明概述：本發(fā)明核心技術(shù)為通過(guò)鍍膜實(shí)現(xiàn)從1140-1180nm波段激光起振，控制發(fā)射頻率；同時(shí)，通過(guò)自倍頻晶體鐿離子摻雜硼酸鈣氧稀土鹽晶體切割角度的變化，選擇可實(shí)現(xiàn)的倍頻黃光有效輸出，從而獲得黃光激光器。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種自倍頻全固態(tài)黃光激光器，包括激勵(lì)源、聚焦系統(tǒng)、自倍頻晶體、激光諧振腔，其中，所述自倍頻晶體是鐿離子摻雜硼酸鈣氧稀土鹽晶體；

所述自倍頻晶體通光方向是自倍頻的相位匹配方向，即沿晶體非主平面有效非線性系數(shù)最大方向切割；

所述激勵(lì)源為900-980nm的光源；

所述的激光諧振腔由輸入腔鏡和輸出腔鏡組成，輸入腔鏡和輸出腔鏡上分別有介質(zhì)膜以抑制1020-1080nm波段起振，實(shí)現(xiàn)從1140-1180nm波段激光起振；輸出腔鏡上還有對(duì)激勵(lì)源光源高反射的介質(zhì)膜，以增加晶體對(duì)于激勵(lì)光的有效吸收；

所述自倍頻激光晶體位于入射腔鏡和輸出腔鏡之間；