[發明專利]一種基于準二能級激光輻射的自倍頻全固態激光器

在審

• 申請號: 201910778980.0
• 申請日: 2019-08-22
• 公開（公告）號: CN112421370A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 于浩海;張懷金;路大治;王繼揚;于祥升;韓學坤
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01S3/109
• 分類號: H01S3/109;H01S3/16
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王素平

1.一種基于準二能級激光輻射的自倍頻全固態激光器，包括

-泵浦源和沿光路設置的聚焦系統、激光諧振腔；所述泵浦源提供900-980nm的泵浦光；

-激光諧振腔中的自倍頻晶體，通過自倍頻激光晶體產生激光振蕩和非線性頻率轉換；所述自倍頻晶體是鐿離子摻雜的具有自倍頻性能的晶體，優選的所述自倍頻晶體為鐿離子摻雜的硼酸鈣氧稀土鹽、鐿離子摻雜的四硼酸鋁稀土鹽或鐿離子摻雜的鈮酸鋰晶體；

-由被布置在所述自倍頻晶體第一側的輸入腔鏡和被布置在所述自倍頻晶體第一側相對的第二側的輸出腔鏡組成所述的激光諧振腔，所述輸入腔鏡和輸出腔鏡分別有介質膜以實現電子在準二能級躍遷發射的1010-1040nm波段激光輻射、同時抑制準三能級電子躍遷產生的1040nm-1100nm波段的激光輻射；

-所述泵浦源出射的泵浦光經所述聚焦系統準直聚焦到所述自倍頻晶體入射面上；

所述自倍頻晶體吸收泵浦光能量在所述激光諧振腔中產生準二能級電子躍遷產生的基頻光，基頻光利用所述自倍頻晶體的倍頻效應進行倍頻，實現505nm-520nm綠光激光輸出，優選的是507nm-515nm綠光激光輸出。

2.如權利要求1所述的自倍頻全固態激光器，其特征在于所述自倍頻晶體通光方向是自倍頻的相位匹配方向；優選的，當自倍頻晶體為硼酸鈣氧稀土鹽晶體時，所述相位匹配方向為與自倍頻晶體折射率最大的主軸方向110°±10°范圍且與自倍頻晶體最小的折射率主軸方向為(40°±10°)范圍；當自倍頻晶體為四硼酸鋁稀土鹽晶體時，所述相位匹配方向為與自倍頻晶體折射率最大的主軸方向(Z軸)為35°±10°范圍。

3.如權利要求1所述的自倍頻全固態激光器，其特征在于，所述自倍頻晶體不鍍膜或在通光面鍍有對泵浦光、基頻光以及倍頻光高透過的介質膜；優選的，輸出腔鏡上還有對泵浦源光源高反射的介質膜。

4.如權利要求1所述的自倍頻全固態激光器，其特征在于，所述自倍頻晶體截面中心與散熱面的距離為1-10mm；優選的自倍頻晶體截面中心與散熱面的距離為1-5mm；優選自倍頻晶體通光方向長度2-8mm。

5.如權利要求1所述的自倍頻全固態激光器，其特征在于，所述輸入腔鏡是輸入鏡鍍以介質膜A形成，或者是在所述自倍頻晶體的光入射端鍍以介質膜A形成；所述介質膜A至少有對900-1000nm高透過、對1010-1040nm及505-520nm高反射的介質膜。

6.如權利要求1所述的自倍頻全固態激光器，其特征在于，所述輸出腔鏡是輸出鏡鍍以介質膜B形成，或者是在所述自倍頻晶體的光出射端鍍以介質膜B形成；所述介質膜B至少有對900-980nm及1010-1030nm高反射、對505-515nm及1040-1100nm高透過的介質膜，或對900-980nm及1010-1040nm高反射、對505-520nm高透過及對1045-1100nm部分透過的介質膜。

7.如權利要求1所述的自倍頻全固態激光器，其特征在于，所述鐿離子摻雜激光自倍頻晶體，鐿離子摻雜濃度為5％-35％，優選鐿離子摻雜濃度為10％-25％；最優選，鐿離子摻雜濃度為15％-20％。

8.如權利要求1所述的自倍頻全固態激光器，其特征在于，所述鐿離子摻雜硼酸鈣氧稀土鹽晶體選自鐿摻雜硼酸鈣氧釔、鐿摻雜硼酸鈣氧鑭、鐿摻雜硼酸鈣氧釓之一種或2種或3種所形成的混晶；所述鐿離子摻雜的四硼酸鋁稀土鹽選自鐿摻雜四硼酸鋁釔、鐿摻雜四硼酸鋁釓之一種或2種所形成的混晶。

9.如權利要求1所述的自倍頻全固態激光器，其特征在于，所述泵浦源為鈦寶石激光器或激光二極管激光器；優選的，所述泵浦源為發射波長970-980nm的激光二極管激光器。