[發(fā)明專利]一種全固態(tài)摻鐠環(huán)形腔單頻激光裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210026746.4
• 申請(qǐng)日: 2022-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114447758A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐斌;張騰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門(mén)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/16
• 分類號(hào): H01S3/16;H01S3/083;H01S3/109;H01S3/0941
• 代理公司: 廈門(mén)原創(chuàng)專利事務(wù)所(普通合伙) 35101
• 代理人: 高巍

本發(fā)明公開(kāi)一種全固態(tài)摻鐠環(huán)形腔單頻激光裝置，其包括藍(lán)光半導(dǎo)體激光器，所述藍(lán)光半導(dǎo)體激光器的光路上依序設(shè)有聚焦透鏡、第一環(huán)形激光腔端面鏡、摻鐠激光材料和第二環(huán)形激光腔端面鏡；本發(fā)明可輸出良好相干性的單頻激光，且采用環(huán)形腔技術(shù)構(gòu)造單向運(yùn)轉(zhuǎn)的激光，避免了駐波效應(yīng)，從而消除了空間燒孔效應(yīng),獲得高性能的單頻激光輸出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明應(yīng)用于單頻激光領(lǐng)域，具體是一種全固態(tài)摻鐠環(huán)形腔單頻激光裝置。

背景技術(shù)

可見(jiàn)光激光在顯示、通訊、生物醫(yī)學(xué)、光學(xué)傳感、光譜學(xué)、高端制造等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用需求；另一方面，相比多縱模激光而言，單縱模(即單頻)激光具有更好的相干性，其低噪聲的優(yōu)點(diǎn)也是許多應(yīng)用所需要的。對(duì)于均勻展寬介質(zhì)來(lái)說(shuō)，多縱模激光產(chǎn)生的主要原因是駐波激光腔產(chǎn)生的空間燒孔效應(yīng)，環(huán)形腔技術(shù)通過(guò)構(gòu)造單向運(yùn)轉(zhuǎn)的激光，避免了駐波效應(yīng)，從而消除了空間燒孔效應(yīng)，是一種非常重要的單頻激光產(chǎn)生技術(shù)。

可見(jiàn)光單頻激光目前常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)手段包括：

1、基于環(huán)形腔技術(shù)的摻釹激光腔內(nèi)倍頻方案實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光單頻激光，這是當(dāng)前商業(yè)化最成熟的方案。這種方法大多采用的是摻釹激光材料(比如 Nd:YAG和Nd:YVO₄等)作為增益介質(zhì)，通過(guò)構(gòu)造環(huán)形腔實(shí)現(xiàn)近紅外波段的單頻基波激光，由于在腔內(nèi)插入了倍頻晶體，因此可以進(jìn)一步獲得可見(jiàn)光波段的單頻激光。但是，這種方法由于需要倍頻，因此系統(tǒng)復(fù)雜、不緊湊、效率低、成本高；而且倍頻晶體需要溫控才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出，這更增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也往往欠佳。

2、基于其它單頻技術(shù)結(jié)合倍頻技術(shù)的方案。仍大多采用摻釹激光材料，結(jié)合倍頻晶體；單頻技術(shù)還包括超短腔法、雙折射濾波法、扭擺腔法、標(biāo)準(zhǔn)具法等，但能與倍頻技術(shù)有效結(jié)合實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光單頻的只有雙折射濾波法和扭擺腔法。缺點(diǎn)與基于環(huán)形腔技術(shù)的摻釹激光腔內(nèi)倍頻方案實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光單頻激光的方法相同。

3、摻鐠單頻激光方案。當(dāng)前已經(jīng)報(bào)道的摻鐠可見(jiàn)光波段單頻激光包括：

(1)摻鐠激光腔內(nèi)插入標(biāo)準(zhǔn)具方法。詳見(jiàn)我們團(tuán)隊(duì)近期公開(kāi)發(fā)表的學(xué)術(shù)論文Yunshan Zhang,Lunbin Zhou,Teng Zhang,Yaqi Cai,Bin Xu, Xiaodong Xu,Jun Xu,“Blue diode-pumped single-longitudinal-mode Pr:YLF lasers in orange spectralregion,”O(jiān)ptics and Laser Technology 130,106373 (2020)，激光裝置示意圖如圖5所示。

(2)摻鐠扭擺腔單頻激光方法。詳見(jiàn)南京理工大學(xué)公開(kāi)發(fā)表的學(xué)術(shù)論文SaiyuLuo,Zhiping Cai,Huiying Xu,Zhe Shen,Hao Chen,Li Li,Yun Cao, “Directoscillation at 640-nm in single longitudinal mode with a diodepumped Pr:YLFsolid-state laser,”O(jiān)ptics and Laser Technology 116,112–116(2019)，激光裝置示意圖如圖6所示。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種全固態(tài)摻鐠環(huán)形腔單頻激光裝置。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種全固態(tài)摻鐠環(huán)形腔單頻激光裝置，其包括藍(lán)光半導(dǎo)體激光器，所述藍(lán)光半導(dǎo)體激光器的光路上依序設(shè)有聚焦透鏡、第一環(huán)形激光腔端面鏡、摻鐠激光材料和第二環(huán)形激光腔端面鏡；

所述第二環(huán)形激光腔端面鏡的反射光路上設(shè)有第三環(huán)形激光腔端面鏡，所述第三環(huán)形激光腔端面鏡的反射光路上依序設(shè)有旋光器、半波片、偏振器和第四環(huán)形激光腔端面鏡，且第一環(huán)形激光腔端面鏡處于第四環(huán)形激光腔端面鏡的反射光路上；