基于掺铽氟化物晶体的黄光激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于掺铽氟化物晶体的黄光激光器，包括：泵浦系统和谐振腔，泵浦系统包括泵浦光源、光束整形模块、功率调节模块和聚焦透镜模块；谐振腔包括输入镜、激光增益介质、输出耦合镜和滤光片；激光增益介质为掺铽氟化物晶体Tb

【技术实现步骤摘要】
基于掺铽氟化物晶体的黄光激光器
本专利技术涉及生物医学领域，特别涉及一种基于掺铽氟化物晶体的黄光激光器。
技术介绍
黄光激光器在生物医学仪器、光学存储、精密测量、照明显示、等领域具有重要作用。尤其在生物分析与临床治疗中，黄光激光是荧光染料的激发光，目前已成为流式细胞仪与超分辨显微镜的标配光源；血红蛋白在黄光波段具有很强的吸收峰，在毛细血管扩张以及视网膜黄斑病变的临床治疗中发挥着重要作用。因此，获得高效、稳定的黄光激光具有重要的研究意义与应用价值。染料激光器可以直接产生黄光，是早期获得黄光激光的主要方法。但其染料易退化、效率低、安全性差等缺点制约了染料激光器的发展。目前获得黄光激光器的主要方法有：(1)双波长和频：利用和频晶体(LBO/KTP)实现1064nm与1300nm的和频输出；(2)红外倍频：通过对Nd:YAG晶体合理镀膜，结合标准具透射原理获得1112nm～1123nm的基频光，再倍频实现黄光输出；(3)拉曼激光器：基于受激拉曼散射效应，将增益较大且容易获得的波长(如1064nm)频移至1100～1200nm之间，再通过倍频获得黄光的输出。以上这些方法都是通过非线性频率变换，将易获得的波长转换成黄光，但是对基频光的要求较高，转换效率低，激光器的结构复杂。稀土离子Tb3+的5D4→7F4能级跃迁可以产生587nm的荧光，是直接获得黄光激光的潜力材料。但是，由于Tb3+离子具有较低的受激发射截面，且晶体内部存在着激发态吸收(ESA)等离子间的非辐射作用过程，导致掺Tb3+的黄光激光器输出功率较小，无法实现稳定输出。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种；以增大Tb3+的吸收效率，减小激发态吸收，获得587nm高稳定性的黄光激光器。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于掺铽氟化物晶体的黄光激光器，包括：泵浦系统，用于输出泵浦光，其包括泵浦光源、光束整形模块、功率调节模块和聚焦透镜模块；谐振腔，位于所述聚焦透镜模块的输出端，其包括输入镜、激光增益介质、输出耦合镜和滤光片；所述激光增益介质为以LaF3作为掺杂基质、Tb3+作为掺杂离子的掺铽氟化物晶体Tb3+:LaF3；所述激光增益介质Tb3+:LaF3吸收所述泵浦系统输出的泵浦光后，Tb3+中处于基态7F6的电子受激跃迁至激光上能级5D4，在谐振腔内发生5D4→7F4的受激辐射放大，产生黄光激光，再依次经过所述所述输出耦合镜和滤光片后输出。优选的是，所述泵浦光源为腔内倍频光泵半导体激光器，其输出光的波长范围为450～500nm。优选的是，所述光束整形模块为棱镜对。优选的是，所述光束整形模块为柱面镜对。优选的是，所述功率调节模块包括偏振分光棱镜和二分之一波片，其中，偏振分光棱镜和二分之一波片都镀有对应泵浦光波长的增透膜系。优选的是，所述聚焦透镜模块为一片单透镜。优选的是，所述聚焦透镜模块为一片非球面透镜。优选的是，所述激光增益介质的前后表面镀有对振荡光的增透膜系；所述激光增益介质的前表面镀有对泵浦光增透的膜系，后表面镀有对泵浦光的高反膜系。优选的是，所述激光增益介质的掺杂离子Tb3+的浓度为0.1％～50％。优选的是，所述谐振腔的腔型为直线型平凹腔或直线型双凹腔。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术利用Tb3+中5D4→7F4的受激辐射直接产生黄光激光，无需非线性频率变换过程，从根本上解决了目前黄光激光结构复杂的问题；(2)本专利技术采用波长为450～500nm(如486nm)的腔内倍频光泵半导体激光器作为泵浦源，将基态7F6上的粒子直接抽运到激发态，提高泵浦效率，且不存在影响激光上能级的寿命的交叉弛豫通道；(3)本专利技术的激光介质为Tb3+:LaF3，以具有低声子能量的氟化物作为掺杂基质，能减小晶体内部的激发态吸收(ESA)过程；同时，通过提高Tb3+掺杂浓度能弥补Tb3+的低受激发射截面，提高了黄光激光输出的稳定性。附图说明图1为Tb3+离子的能级结构简图；图2为本专利技术的基于掺铽氟化物晶体的黄光激光器的结构示意图。附图标记说明：1.泵浦光源，2.光束整形模块，3.二分之一波片，4.偏振分光棱镜，5.聚焦透镜模块，6.输入镜，7.激光增益介质，8.输出耦合镜，9.滤光片，10.泵浦系统，11.谐振腔。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。如图1-2所示，本实施例的一种基于掺铽氟化物晶体的黄光激光器，包括：泵浦系统10，用于输出泵浦光，其包括泵浦光源1、光束整形模块2、功率调节模块和聚焦透镜模块5；谐振腔11，位于聚焦透镜模块5的输出端，其包括输入镜6、激光增益介质7、输出耦合镜8和滤光片9；泵浦光分别经过光束整形模块2，实现光斑圆化，经过功率调节模块调节入射泵浦光的功率，再由聚焦透镜模块5会聚至谐振腔11内的激光增益介质7。激光增益介质7为以LaF3作为掺杂基质、Tb3+作为掺杂离子的掺铽氟化物晶体Tb3+:LaF3；激光增益介质7吸收泵浦光后在谐振腔11内产生振荡。激光增益介质7Tb3+:LaF3吸收泵浦系统10输出的泵浦光后，Tb3+中处于基态7F6的电子受激跃迁至激光上能级5D4，在谐振腔11内发生5D4→7F4的受激辐射放大，产生黄光激光，再依次经过输出耦合镜8和滤光片9后输出587nm的黄光。滤光片9选用578～595nm波段的滤光片9，滤除输出光束中残余的泵浦光。其中，作为优选的实施例，泵浦光源1为腔内倍频光泵半导体激光器(2ω-OPSL)，最大功率为5W，其输出光的波长范围为450～500nm(如486nm)。其中，作为优选的实施例，光束整形模块2为棱镜对或柱面镜对，用于对泵浦光进行光斑整形，增大快轴的光斑大小。其中，作为优选的实施例，功率调节模块包括偏振分光棱镜4(PBS)和二分之一波片3，其中，PBS和二分之一波片3都镀有对应泵浦光波长的增透膜系。通过旋转二分之一波片3改变泵浦光进入PBS的偏振方向，从而实现泵浦功率的变化。其中，作为优选的实施例，聚焦透镜模块5为一片单透镜或是一片非球面透镜。其中，作为优选的实施例，激光增益介质7的前后表面镀有对振荡光(也即黄光)的增透膜系；激光增益介质7的前表面镀有对泵浦光增透的膜系，后表面镀有对泵浦光的高反膜系。其中，激光增益介质7的掺杂离子Tb3+的浓度为0.1％～50％。其中，谐振腔11的腔型为直线型平凹腔或直线型双凹腔。本专利技术利用Tb3+中5D4→7F4的受激辐射产生黄光激光，通过提高掺杂浓度来弥补Tb3+离子的低受激发射截面；同时，以具有低声子能量的氟化物作为掺杂基质，减小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于掺铽氟化物晶体的黄光激光器，其特征在于，包括：/n泵浦系统，用于输出泵浦光，其包括泵浦光源、光束整形模块、功率调节模块和聚焦透镜模块；/n谐振腔，位于所述聚焦透镜模块的输出端，其包括输入镜、激光增益介质、输出耦合镜和滤光片；/n所述激光增益介质为以LaF

【技术特征摘要】
1.一种基于掺铽氟化物晶体的黄光激光器，其特征在于，包括：
泵浦系统，用于输出泵浦光，其包括泵浦光源、光束整形模块、功率调节模块和聚焦透镜模块；
谐振腔，位于所述聚焦透镜模块的输出端，其包括输入镜、激光增益介质、输出耦合镜和滤光片；
所述激光增益介质为以LaF3作为掺杂基质、Tb3+作为掺杂离子的掺铽氟化物晶体Tb3+:LaF3；
所述激光增益介质Tb3+:LaF3吸收所述泵浦系统输出的泵浦光后，Tb3+中处于基态7F6的电子受激跃迁至激光上能级5D4，在谐振腔内发生5D4→7F4的受激辐射放大，产生黄光激光，再依次经过所述所述输出耦合镜和滤光片后输出。


2.根据权利要求1所述的基于掺铽氟化物晶体的黄光激光器，其特征在于，所述泵浦光源为腔内倍频光泵半导体激光器，其输出光的波长范围为450～500nm。


3.根据权利要求2所述的基于掺铽氟化物晶体的黄光激光器，其特征在于，所述光束整形模块为棱镜对。


4.根据权利要求2所述的基于掺铽氟化物晶体的黄光激光器，其特征在于，所述光束整形模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：高静，李长磊，姚文明，田玉冰，陈建生，邓力华，檀慧明，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32