[發(fā)明專利]一種590nm波段拉曼倍頻光源泵浦的翠綠寶石連續(xù)可調(diào)諧激光器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911196981.0
• 申請(qǐng)日: 2019-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN112886377A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉兆軍;關(guān)晨;趙智剛;叢振華;張行愚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/094
• 分類號(hào): H01S3/094;H01S3/106
• 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: 趙龍群

本發(fā)明涉及一種590nm波段拉曼倍頻光源泵浦的翠綠寶石連續(xù)可調(diào)諧激光器，屬于激光器領(lǐng)域。包括拉曼倍頻泵浦源、耦合聚焦系統(tǒng)、第一腔鏡、翠綠寶石激光增益介質(zhì)和平面輸出鏡；拉曼倍頻泵浦源輸出590nm波段的泵浦激光，泵浦激光通過耦合聚焦系統(tǒng)后經(jīng)第一腔鏡入射到翠綠寶石激光增益介質(zhì)上，由平面輸出鏡輸出，激光諧振腔為由第一腔鏡和平面輸出鏡的二鏡腔。本發(fā)明采用590nm波段拉曼倍頻激光器做泵浦源，泵浦波長(zhǎng)590nm波段對(duì)應(yīng)翠綠寶石增益介質(zhì)的b軸的最大吸收峰值，對(duì)應(yīng)b軸的吸收效率為80％，使用較短的晶體長(zhǎng)度即可實(shí)現(xiàn)足夠的激光增益，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高功率波長(zhǎng)可調(diào)諧翠綠寶石連續(xù)激光輸出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種590nm波段拉曼倍頻光源泵浦的翠綠寶石連續(xù)可調(diào)諧激光器，屬于激光器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

翠綠寶石晶體(Alexandrite，Cr³⁺:BeAl₂O₄)是一種性能優(yōu)良的寬帶振動(dòng)晶體，波長(zhǎng)調(diào)諧范圍為701～858nm，是性能優(yōu)越的寬帶可調(diào)諧激光工作介質(zhì)。同時(shí)，翠綠寶石激光器僅通過二次諧波即可輸出350-400nm波段藍(lán)綠激光，是藍(lán)綠激光應(yīng)用方面一支強(qiáng)有力的候選激光器，能極大拓展小型化固體激光器在軍事方面的應(yīng)用前景。另外，翠綠寶石晶體的受激發(fā)射截面σ約為0.7×10^-20cm²，較大的στ乘積表明利用翠綠寶石晶體可以實(shí)現(xiàn)低閾值激光振蕩。另外，翠綠寶石還具有優(yōu)異的熱機(jī)械性能，包括高熱導(dǎo)率(23Wm^-1K^-1)、高機(jī)械強(qiáng)度和高損傷閾值。因此，翠綠寶石晶體是能夠同時(shí)兼顧低閾值和大功率輸出的優(yōu)秀激光介質(zhì)。

目前為止，已經(jīng)有多種不同種類的泵浦源被用來泵浦翠綠寶石晶體產(chǎn)生連續(xù)激光輸出。利用閃光燈做泵浦是翠綠寶石激光器最常見的技術(shù)，閃光燈發(fā)射譜與Alexandrite晶體吸收帶寬匹配，可以得到長(zhǎng)脈沖高能量近紅外激光輸出，重復(fù)頻率為數(shù)十赫茲時(shí)，最大單脈沖能量可達(dá)十焦耳量級(jí)，更適合用于高能量激光輸出，不利于產(chǎn)生連續(xù)激光，效率較低，且閃光燈泵浦體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于集成商業(yè)化。

另外，由于翠綠寶石晶體的吸收帶幾乎涵蓋了整個(gè)可見光波段，因此可以使用可見光激光器作為泵浦源。傳統(tǒng)的可見光泵浦源包括綠光激光器和紅光半導(dǎo)體激光器。綠光激光器(輸出波長(zhǎng)為532nm)作為目前用于翠綠寶石泵浦最常用的光源，在光束質(zhì)量、強(qiáng)度噪聲等方面有著很大的優(yōu)勢(shì)。利用532nm綠光激光器進(jìn)行泵浦，Alexandrite連續(xù)激光器得到了大量的研究，但是復(fù)雜的伺服系統(tǒng)導(dǎo)致其成本昂貴，而且其輸出波長(zhǎng)不是翠綠寶石晶體的吸收峰值，相應(yīng)的532nm波段對(duì)應(yīng)的b軸吸收效率約為28％。

隨著半導(dǎo)體激光技術(shù)的發(fā)展，紅光半導(dǎo)體激光器(輸出波長(zhǎng)在638nm附近)近年來逐漸作為一種新型的翠綠寶石晶體的泵浦源，結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊，更有利于推動(dòng)翠綠寶石激光器向小型化、性能穩(wěn)定化方向邁進(jìn)，但是其光束質(zhì)量，輸出波長(zhǎng)線寬等方面還有待優(yōu)化，同時(shí)昂貴的價(jià)格和有限的生產(chǎn)廠家極大的限制了紅光半導(dǎo)體激光器泵浦翠綠寶石激光器的應(yīng)用。同樣，紅光半導(dǎo)體激光器輸出波長(zhǎng)也不是翠綠寶石晶體的吸收峰值，相應(yīng)的638nm波段對(duì)應(yīng)的b軸吸收效率約為40％。由于綠光和紅光波長(zhǎng)都不是翠綠寶石晶體的吸收峰值(吸收峰為590nm)，因此將上述泵浦源用于翠綠寶石激光器中時(shí)，會(huì)限制翠綠寶石激光器的激光輸出效率，不利于獲得更大功率的波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)的激光輸出。

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590nm波段拉曼倍頻光源泵浦的翠綠寶石連續(xù)可調(diào)諧激光器，采用590nm波段拉曼倍頻激光器做泵浦源，提供翠綠寶石的泵浦激光，泵浦波長(zhǎng)590nm波段對(duì)應(yīng)翠綠寶石增益介質(zhì)的b軸的最大吸收峰值，對(duì)應(yīng)b軸的吸收效率為80％，使用較短的晶體長(zhǎng)度即可實(shí)現(xiàn)足夠的激光增益，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高功率波長(zhǎng)可調(diào)諧翠綠寶石連續(xù)激光輸出。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種590nm波段拉曼倍頻光源泵浦的翠綠寶石連續(xù)可調(diào)諧激光器，包括拉曼倍頻泵浦源、耦合聚焦系統(tǒng)、第一腔鏡、翠綠寶石激光增益介質(zhì)和平面輸出鏡；