一种腔内参量振荡及其混频激光器制造技术

本实用新型专利技术提出了一种腔内参量振荡及其混频激光器，包括：第一谐振腔、第二谐振腔、参量放大晶体、基波增益介质和混频晶体，第一镜面与基波增益介质相对设置，基波通过基波增益介质进行增益放大后入射到第一镜面上；第二镜面与参量放大晶体相对设置，在参量放大晶体的至少一个端面上设计成为布鲁斯特入射角切割截面，此参量放大晶体界面将基波和信号波或闲置波在此布鲁斯特截面色散分离开来；混频晶体位于参量放大晶体和第二镜面之间，通过混频晶体得到混频波。本实用新型专利技术通过设置参量振荡晶体及混频晶体，实现激光腔内频率转换，通过腔内参量谐振光波和基波的混频产生频率可调谐范围宽广的激光辐射。

An intracavity parametric oscillation and its mixing laser

【技术实现步骤摘要】
一种腔内参量振荡及其混频激光器
本技术涉及激光
，特别涉及一种腔内参量振荡及其混频激光器。
技术介绍
近年来，特定光频激光器件的应用越来越多。各种光的颜色，如，远红外，红外，红色，黄色，橙色，绿色，蓝色，和紫外的激光、可调谐波长的光源是为了显示图像具有更广泛的色彩范围，生物光子应用，化学，三维感知，激光雷达和生物监测仪器及医疗光源等应用。对于这些应用，现有的已知增益介质可以通过气体、solid-state材料、电泵浦半导体和光泵浦，在各种功率水平和操作模式下提供所需的各种色彩激光辐射。半导体作为增益介质，用于产生紫外线、可见光和红外激光辐射。气体激光器可以产生良好的紫外线(uv)，可见光和红外线(ir)光。电子或光泵浦的半导体激光器可以在可见光频率范围内产生红外和近红外基本激光光源及其谐波。直接半导体激光辐射能产生红光和蓝光，紫辐射具有良好的功率。直接半导体二极管激光器可以产生蓝绿色到绿色的激光辐射与毫瓦功率最近，不太理想的输出光束质量。然而，气体激光器通常体积很大，工作的能源效率非常低。半导体二极管激光器是不可用于产生高功率的直接可见光或基本TEM00光束质量的光束。基于光泵浦或电泵浦的半导体增益激光器能够通过腔内或腔外倍频或三倍转换产生可见光的激光辐射。但是，它们的输出频率受某些半导体量子阱结构设计的辐射增益介质的限制。今天有许多有用的波长不容易产生，特别是连续的波(cw)，例如，红光以波长在625毫微米和635毫微米、560毫微米和591毫微米laser光为laser图象显示或生物医学和生物仪器.激光图像显示需要低成本和可靠的红光激光。采用脉冲红光的方法，利用腔内1064nm束泵浦的光参量振荡器(参量)的信号束与其基本泵浦光束的重复脉冲和频率混合产生的激光，据报道在专利中产生626-629nm648nm由Karakawa，Robertj.Martin和Stephen。然而，一个典型的q开关脉冲激光器只能产生脉冲输出，需要额外的q开关设备和相关的电子学。因此，这种系统的成本很高。掺镨YLF激光器可以在607nm和639nm和其他频率产生特定的颜色，但需要蓝光泵浦。因此，所产生的激光器非常昂贵。639nm的激光光源也太深，无法很好地在显示上应用。有需要产生波长或频率可调谐的激光。以前的技术没有解决的问题，产生连续波(cw)可见光辐射与简单的激光体系结构。许多，通过直接增益介质放大受激发射和谐波转换方法被使用在解决这些困难上。一种传统的方法是使用腔内频率加倍或三倍，腔外的一次或多次对输出基本频率的转换而得到所需的激光束频率或波长。这些频率转换方法可以产生有效的谐波转换。然而，这些频率是离散的，而不是可调谐或任意选择的。在对此问题的响应中，在红外频率上使用了大量的光学参量放大方法来产生波长或频率可调谐的激光输出光束。Yin在美国专利US006，108，356中和Caprara在美国专利US7，447，245中提出了腔内泵浦光学参量振荡器(参量)，用于产生可调谐频率红外输出。大多数参数振荡器需要强泵浦激光束来克服低参量放大增益的困难。腔外光束泵浦的参量振荡和其中腔内差频混合方案的报告，由卡尔科赫，杰拉尔德t摩尔，和乳油Cheungy在"光学参量振荡与腔差频混合"j.Soc.Am.BVol.12，2268-2273(1995)和主机迪尔伯恩，卡尔科赫，杰拉尔德t摩尔，和j.c翅果在"大于100％的光子转换效率从一个光学参量振荡器与腔内差频混合"，，Vol.23，759-761(1998)和"连续波4.3μm腔内差分频率产生在一个光学参量振荡器，"Vol.26，25-27(2001)，用于产生红外到兆赫兹频率辐射。报道了腔外泵浦和腔内光束泵浦的光学参量振荡器产生的信号波或闲置波，简称为参量波，红外输出光束。在双谐振锂铌酸盐谐振腔中，两个连续波单模群逆变和YAG激光器的和频混合被报道产生了两个TEM00束单589nm的辐射。和HansMoosmüller在"连续波，全固态，单频率400兆瓦源在589毫微米基于双谐振和频率混合在一个整体锂铌酸盐谐振器，"应用.选择，Vol.37，4891-4896(1998)。腔外光束泵浦参量的腔内频率混合产生的信号或闲置光束与其原共振泵光束可以产生和或差频输出，报告由都林，李文荣林，r.y.Tu，李政道王和肉苁蓉黄"光纤激光器泵浦连续参量用于红、绿、蓝激光器"OSA/CLEO/IQEC，CWJ4(2009)。然而，混合光束转换效率通常较低，特别是，连续波。在对此的相应中，Caprara在美国专利US7,991,026和美国专利申请出版物指出(Pub。US2010/0321765)，通过使用光泵浦半导体激光器(OPSL)和腔内频率转换，可以产生各种可见的彩色辐射。这个申请的作者在专利申请也独立地指出了(出版物No.:美国2011/0150015)可调谐的激光辐射在可见光和ir频率范围可以由使用一个以上产生共振通过腔内泵浦光参量振荡和腔内频率混合或加倍转换来增强辐射。这上一项技术还描述，这种技术的配置适用于各种基本频率增益介质，如solid-state增益介质，气体增益介质，或半导体增益介质，或电泵浦或光学泵浦半导体增益介质和所有其它增益介质。为了通过做有用的设备实现这些技术，这些在被技术的配置使用的腔光学元件，典型地要求全透射(AR)或高度反射或增加透射和反射的两个涂层(镀膜)在晶体和镜子表面。由于对这些光学的多波长透射和反射的要求，沉积在这些组件表面上的镀膜层，以最好的反射或传输这些特定的波长通常是很厚的，并引起额外的光学散射和对一个或多个在腔内循环的频率的吸收损耗。因此，这些共振增强的光波强度没有达到最大化，最终器件性能受到影响，其制造成本也较高。安德烈Caprara在美国专利(No.:美国7991026)描述了一种方法分离基波和参量波(信号波或闲置波)的方法，此方法用了一套(二个)放置在腔内的布鲁斯特角棱镜分开.腔内棱镜在使用分色镜的光束分离方案中导致损耗减小，并不需要镀膜。这些腔内棱镜增加了系统的额外光学部件，增加了系统的复杂性和成本。此外，腔内棱镜不减少晶体·表面和镜面的涂层(镀膜)的参量振荡或频率转换晶体的输出表面镀膜的需要。这种使用布鲁斯特切割的棱镜的方法避免了使用分色镜将基本的参量泵光束从生成的参量光束中分离出来的要求。然而，两个晶体仍然需要多波长增透(Anti-Refelction)涂层的所有表面和额外的棱镜必须是很高质量的光学部件和最小的散射损失。由于多波长AR涂层，对一个或多个激光波长的传输不能最小化所有工作波长和参量信号的可调谐性，并且它混合的最终波长带宽范围受限制范围.所有这些都增加了整个激光设备的额外成本。鉴于上述，在可见光，紫外或远、近红外频率范围内，如何通过激光腔内泵浦参量振荡和腔内频率转换，对产生频率可调谐激光辐射的方法，不断需要进一步技术简单的泵浦和参量振荡产生的波的分离技术，和使得连续波辐射信号效率更高和更宽波长调谐范围的设计，并且能够降低成本，是当前需要解决的技术问题。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种腔内参量振荡及其混频激光器，其特征在于，包括：第一谐振腔、第二谐振腔、参量放大晶体、基波增益介质和混频晶体，其中，/n所述第一谐振腔的第一镜面与所述基波增益介质相对设置，所述基波通过所述基波增益介质进行增益放大后入射到所述第一镜面上，并通过第三镜面，和参量谐振晶体及第二镜面形成谐振腔；/n所述第二谐振腔的第二镜面与所述参量放大晶体相对设置，在所述参量放大晶体的至少一个端面为设计成布鲁斯特入射角度切割的界面，所述参量放大晶体的界面将基波转换出的信号波和闲置波，利用折射角度的区别二安排在避开第三镜面，和第四镜面形成参量谐振腔体；/n所述混频晶体位于参量放大晶体和所述第二镜面之间，通过所述混频晶体得到混频光波；/n其中，所述混频晶体与所述参量放大晶体独立设置时，所述信号波(ω

【技术特征摘要】
1.一种腔内参量振荡及其混频激光器，其特征在于，包括：第一谐振腔、第二谐振腔、参量放大晶体、基波增益介质和混频晶体，其中，
所述第一谐振腔的第一镜面与所述基波增益介质相对设置，所述基波通过所述基波增益介质进行增益放大后入射到所述第一镜面上，并通过第三镜面，和参量谐振晶体及第二镜面形成谐振腔；
所述第二谐振腔的第二镜面与所述参量放大晶体相对设置，在所述参量放大晶体的至少一个端面为设计成布鲁斯特入射角度切割的界面，所述参量放大晶体的界面将基波转换出的信号波和闲置波，利用折射角度的区别二安排在避开第三镜面，和第四镜面形成参量谐振腔体；
所述混频晶体位于参量放大晶体和所述第二镜面之间，通过所述混频晶体得到混频光波；
其中，所述混频晶体与所述参量放大晶体独立设置时，所述信号波(ωsignal)或闲置波(ωidler)通过所述混频晶体得到与基波(ωf)r混和后的频率的混频波；混频波是参量振荡产生的信号波和基波的频率相加的和频波(ωf+ωsignal)，也是参量振荡产生的闲置波和基波的频率相加的和频波(ωf+ωidler)；
所述混频晶体，与所述参量放大晶体被集成在一起，所述信号波或闲置波通过集成后的晶体得到混频波，也得到各自的倍频波的产生而产生腔内增强的参量振荡及倍频转换的激光输出。


2.如权利要求1所述的腔内参量振荡及其混频激光器，其特征在于，参量振荡晶体位于布鲁斯特角入射区域或邻近角度处，所述的参量振荡晶体或混频晶体的四个光学端面，至少一个端面是布鲁斯特角度入射切割的设置，此布鲁斯特数车角切割的晶体的布鲁斯特角界面出射的光束，安排在不直接面对并指向另一个晶体，从而使得出射的混频光束被布鲁斯特角界面折射后于其他光束在空间分离开来。


3.如权利要求1所述的腔内参量振荡及其混频激光器，其特征在于，当所述混频晶体与...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建平，
申请(专利权)人：南京钻石激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32