一种黄、橙、红波段波长可调谐和频激光器制造技术

本公开涉及一种黄、橙、红波段波长可调谐和频激光器，该激光器包括基于周期极化晶体MgO：PPLN的s‑偏振信号光单谐振光参量振荡器和一个LD侧面泵浦Nd：GdVO

A yellow, orange, red band wavelength tunable and frequency laser

The invention relates to a yellow, orange, red wavelength tunable laser and the laser frequency, including s polarization signal of periodically poled crystal MgO:PPLN optical single resonant optical parametric oscillator and a LD side pump based on Nd:GdVO

【技术实现步骤摘要】
一种黄、橙、红波段波长可调谐和频激光器
本公开涉及一种激光器，具体涉及一种黄、橙、红波段波长可调谐和频激光器。
技术介绍
550nm-700nm黄、橙、红波段激光在生物医学、激光测量、激光显示、激光打印、污染监测、卫星导引、水下探测、光谱分析等领域有广泛的应用。早期的黄、橙、红波段激光器多为铜蒸汽和染料激光器，体积大又含有剧毒物质限制了其实际应用。随着半导体激光技术的发展，半导体激光泵浦掺Nd3+晶体腔内和频技术、拉曼频移技术、蓝色激光泵浦掺Pb3+晶体全固态激光器技术、半导体激光腔内倍频技术来获得黄、橙、红波段激光，成为了研究热点。但是采用上述技术获得的黄、橙、红波段激光波长固定，不能实现波长可调谐输出。近年来，随着周期极化晶体技术的迅速发展，科研工作者开始利用光参量振荡技术和腔内和频技术来实现波长可调谐的黄、橙、红波段激光。然而在现有技术中，光参量振荡器的泵浦激光因承担了抽运光参量振荡器和参与腔内和频过程两个角色，分散了泵浦功率，从而降低了腔内信号光功率密度，波长可调谐的黄、橙、红波段激光输出功率较低，波长调谐范围有限。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的问题，本公开提供一种能够实现560-743nm黄、橙、红波段范围内波长可调谐的和频激光器。所述激光器包括第一反射镜(1)、泵浦光输出镜(4)、第一平面反射镜(7)、会聚透镜(8)、第二反射镜(9)、第二平面反射镜(14)、第一类平凹反射镜、第二组1/2波片、第二类平凹反射镜、和频光输出镜(15)，其中：所述第一反射镜(1)、泵浦光输出镜(4)构成第一谐振腔；所述第二反射镜(9)、第二平面反射镜(14)、和频光输出镜(15)以及第二类平凹反射镜构成第二谐振腔；所述第一类平凹反射镜、和频光输出镜(15)、第二类平凹反射镜构成第三谐振腔；所述第二平面反射镜(14)在第一类平凹反射镜、和频光输出镜(15)之间，三者光心在一条直线上；在所述第二反射镜(9)、第二平面反射镜(14)之间有第一非线性光学频率变换晶体，且所述第一非线性光学频率变换晶体在第二反射镜(9)与第二平面反射镜(14)的光心连线上；在所述和频光输出镜(15)、第二类平凹反射镜之间有第二非线性光学频率变换晶体，且所述第二非线性光学频率变换晶体在频光输出镜(15)与第二类平凹反射镜的光心连线上；在所述第一反射镜(1)、泵浦光输出镜(4)之间有第一半导体激光侧泵模块(2)和第一Nd：GdVO4晶体棒(3)，所述第一Nd：GdVO4晶体棒(3)在吸收第一半导体激光侧泵模块(2)的半导体激光能量后，产生s-偏振1062.9nm受激辐射荧光；第一反射镜(1)、泵浦光输出镜(4)、第一半导体激光侧泵模块(2)和第一Nd：GdVO4晶体棒(3)在一条直线上；所述s-偏振1062.9nm受激辐射荧光在第一谐振腔内振荡放大后输出s-偏振1062.9nm泵浦激光；所述s-偏振1062.9nm泵浦激光经第一平面镜(7)反射、会聚透镜(8)会聚和第二反射镜(9)的透射聚焦在第一非线性光学频率变换晶体上；所述第一非线性光学频率变换晶体基于非线性差频效应将s-偏振1062.9nm泵浦激光分解为近红外波段的s-偏振信号光和中红外波段的s-偏振闲频光，所述s-偏振闲频光经第二平面反射镜(14)反射至和频光输出镜(15)输出；在所述第一类平凹反射镜、和频光输出镜(15)之间有第二半导体激光侧泵模块(25)和第二Nd：GdVO4晶体棒(26)，所述第一类平凹反射镜、和频光输出镜(15)、第二半导体激光侧泵模块(25)和第二Nd：GdVO4晶体棒(26)四者在同一条直线上；所述第二Nd：GdVO4晶体棒(26)在吸收第二半导体激光侧泵模块(25)的半导体激光能量后，产生p-偏振受激辐射荧光；所述p-偏振受激辐射荧光在第三谐振腔内振荡放大，输出p-偏振基频激光；所述p-偏振基频激光与在第二谐振腔内振荡放大的s-偏振信号光在所述第二非线性光学频率变换晶体通过和频过程，形成波长可调谐的连续黄、橙、红色波段激光，并通过和频光输出镜(15)输出。本公开的优点具有效率高、结构紧凑，参与和频过程的信号光和基频光在各自谐振腔内独立振荡，从而避免了单谐振光参量振荡器的泵浦激光因参与和频过程而导致的功率损耗，提高了连续输出功率；基频光波长的可变化，进一步拓宽了和频光的波长可调谐范围，克服了现有技术的不足。附图说明图1为本公开一个实施例中关于黄、橙、红波段波长可调谐和频激光器的结构示意图；其中：1、第一反射镜；2、第一半导体激光侧泵模块；3、第一Nd：GdVO4晶体棒；4、泵浦光输出镜；5、第一1/2波片；6、光隔离器；7、第一平面反射镜；8、会聚透镜；9、第二反射镜；10、周期极化晶体MgO：PPLN；11、温控炉；12、第一电动平移台；13、谐波镜；14、第二平面反射镜；15、和频光输出镜；16、II类角度匹配和频晶体KTP；17、第一平凹反射镜；18、第二平凹反射镜；19、第三平凹反射镜；20、第二电动平移台；21、第四平凹反射镜；22、第五平凹反射镜；23、第六平凹反射镜；24、第三电动平移台；25、第二半导体激光侧泵模块；26、第二Nd：GdVO4晶体棒；27、第二1/2波片；28、第三1/2波片；29、第四1/2波片；30、第四电动平移台。具体实施方式下面结合附图1，对本公开中的黄、橙、红波段波长可调谐和频激光器进行详细阐述。所述激光器结构紧凑，包括三个谐振腔，使得参与和频过程的信号光和基频光在各自谐振腔内独立振荡，从而避免了单谐振光参量振荡器的泵浦激光因参与和频过程而导致的功率损耗，提高了连续输出功率。其中：第一谐振腔由第一反射镜(1)、泵浦光输出镜(4)构成，用于振荡放大s-偏振1062.9nm受激辐射荧光，并输出s-偏振1062.9nm泵浦激光。在第一反射镜(1)、泵浦光输出镜(4)有第一半导体激光侧泵模块(2)和第一Nd：GdVO4晶体棒(3)，所述第一Nd：GdVO4晶体棒(3)在吸收第一半导体激光侧泵模块(2)的半导体激光能量后，产生s-偏振1062.9nm受激辐射荧光。其中，第一反射镜(1)、泵浦光输出镜(4)、第一半导体激光侧泵模块(2)和第一Nd：GdVO4晶体棒(3)在一条直线上。优选地，第一Nd：GdVO4晶体棒(3)的Nd3+掺杂浓度0.9at.％，两通光面分别镀制1062.9nm的增透膜。优选地，在泵浦光输出镜(4)后面紧邻有第一1/2波片(5)；所述第一1/2波片(5)用于使输出的s-偏振1062.9nm泵浦激光处于s-偏振状态。经第一1/2波片(5)微调过偏振状态的s-偏振1062.9nm泵浦激光经第一平面反射镜(7)反射、会聚透镜(8)会聚和第二反射镜(9)的透射聚焦到第二谐振腔中。其中，所述第一平面反射镜(7)的平面法线方向与水平方向成45°角，其靠近谐波镜的平面镀制有45°入射1400-1700nm波段和2900-4000μm波段的双色高反膜以及900-1360nm波段的增透膜，另一平面不镀膜。由于第二反射镜(9)用于透射s-偏振1062.9nm泵浦激光并作为第二谐振腔的全反射镜，其具有下述光学特征：所述第二反射镜(9)的凹面曲率半径为1000mm，其平面镀制0°入射1062.9nm波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种黄、橙、红波段波长可调谐和频激光器，其特征在于：所述激光器包括第一反射镜(1)、泵浦光输出镜(4)、第一平面反射镜(7)、会聚透镜(8)、第二反射镜(9)、第二平面反射镜(14)、第一类平凹反射镜、第二组1/2波片、第二类平凹反射镜、和频光输出镜(15)，其中：所述第一反射镜(1)、泵浦光输出镜(4)构成第一谐振腔；所述第二反射镜(9)、第二平面反射镜(14)、和频光输出镜(15)以及第二类平凹反射镜构成第二谐振腔；所述第一类平凹反射镜、和频光输出镜(15)、第二类平凹反射镜构成第三谐振腔；所述第二平面反射镜(14)在第一类平凹反射镜、和频光输出镜(15)之间，三者光心在一条直线上；在所述第二反射镜(9)、第二平面反射镜(14)之间有第一非线性光学频率变换晶体，且所述第一非线性光学频率变换晶体在第二反射镜(9)与第二平面反射镜(14)的光心连线上；在所述频光输出镜(15)、第二类平凹反射镜之间有第二非线性光学频率变换晶体，且所述第二非线性光学频率变换晶体在频光输出镜(15)与第二类平凹反射镜的光心连线上；在所述第一反射镜(1)、泵浦光输出镜(4)之间有第一半导体激光侧泵模块(2)和第一Nd:GdVO...

【技术特征摘要】
1.一种黄、橙、红波段波长可调谐和频激光器，其特征在于：所述激光器包括第一反射镜(1)、泵浦光输出镜(4)、第一平面反射镜(7)、会聚透镜(8)、第二反射镜(9)、第二平面反射镜(14)、第一类平凹反射镜、第二组1/2波片、第二类平凹反射镜、和频光输出镜(15)，其中：所述第一反射镜(1)、泵浦光输出镜(4)构成第一谐振腔；所述第二反射镜(9)、第二平面反射镜(14)、和频光输出镜(15)以及第二类平凹反射镜构成第二谐振腔；所述第一类平凹反射镜、和频光输出镜(15)、第二类平凹反射镜构成第三谐振腔；所述第二平面反射镜(14)在第一类平凹反射镜、和频光输出镜(15)之间，三者光心在一条直线上；在所述第二反射镜(9)、第二平面反射镜(14)之间有第一非线性光学频率变换晶体，且所述第一非线性光学频率变换晶体在第二反射镜(9)与第二平面反射镜(14)的光心连线上；在所述频光输出镜(15)、第二类平凹反射镜之间有第二非线性光学频率变换晶体，且所述第二非线性光学频率变换晶体在频光输出镜(15)与第二类平凹反射镜的光心连线上；在所述第一反射镜(1)、泵浦光输出镜(4)之间有第一半导体激光侧泵模块(2)和第一Nd:GdVO4晶体棒(3)，所述第一Nd:GdVO4晶体棒(3)在吸收第一半导体激光侧泵模块(2)的半导体激光能量后，产生s-偏振1062.9nm受激辐射荧光；所述第一反射镜(1)、第一半导体激光侧泵模块(2)、第一Nd:GdVO4晶体棒(3)和泵浦光输出镜(4)在一条直线上；所述s-偏振1062.9nm受激辐射荧光在第一谐振腔内振荡放大后输出s-偏振1062.9nm泵浦激光；所述s-偏振1062.9nm泵浦激光经第一平面镜(7)反射、会聚透镜(8)会聚和第二反射镜(9)的透射聚焦在第一非线性光学频率变换晶体上；所述第一非线性光学频率变换晶体基于非线性差频效应将s-偏振1062.9nm泵浦激光分解为近红外波段的s-偏振信号光和中红外波段的s-偏振闲频光，所述s-偏振闲频光经第二平面反射镜(14)反射至和频光输出镜(15)输出；在所述第一类平凹反射镜、和频光输出镜(15)之间有第二半导体激光侧泵模块(25)和第二Nd:GdVO4晶体棒(26)，所述第一类平凹反射镜、第二半导体激光侧泵模块(25)、第二Nd:GdVO4晶体棒(26)、和频光输出镜(15)四者在同一条直线上；所述第二Nd:GdVO4晶体棒(26)在吸收第二半导体激光侧泵模块(25)的半导体激光能量后，产生p-偏振受激辐射荧光；所述p-偏振受激辐射荧光在第三谐振腔内振荡放大，输出p-偏振基频激光；所述p-偏振基频激光与在第二谐振腔内振荡放大的s-偏振信号光在所述第二非线性光学频率变换晶体通过和频过程，形成波长可调谐的连续黄、橙、红色波段激光，并通过和频光输出镜(15)输出。2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，优选的，所述第一非线性光学频率变换晶体为周期极化晶体MgO:PPLN(10)；所述周期极化晶体MgO:PPLN(10)具有29.0μm、29.8μm和30.8μm三个极化周期，MgO的掺杂浓度为5mol％，两通光面均镀制1062.9nm波长、1400-1700nm波段和2900-4000nm波段的三色增透膜。3.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于：所述第二非线性光学频率变换晶体为II类角度匹配和频晶体KTP(16)；所述为II类角...

【专利技术属性】
技术研发人员：白杨，张泽南，白冰，胡明轩，孙延笑，雷广智，蒋涛，王春，白晋涛，任兆玉，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61