耦合腔自拉曼倍频全固体黄光激光器制造技术

耦合腔自拉曼倍频全固体黄光激光器，包括激光二极管（ＬＤ）泵浦源、谐振腔，谐振腔由后腔镜、耦合镜和输出镜组成，其特征在于谐振腔中的后腔镜和耦合镜中间放置自拉曼晶体和调Ｑ装置，耦合镜和输出镜中放置倍频晶体；自拉曼晶体、调Ｑ装置和倍频晶体均由冷却装置对其进行温度控制。本发明专利技术激光器与背景技术中的相比具有体积小、输出功率和转换效率高，并且体积小、性能稳定、成本低，可广泛地应用于激光医疗领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种固体激光器，特别是一种耦合腔自拉曼倍频全固体黄光激光器。
技术介绍
激光技术是二十世纪的重大专利技术之一，现已广泛用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科学研究等各个领域。随着半导体激光二极管技术的重大突破，固体激光器得到强劲的发展，其应用领域不断地扩展。利用LD泵浦的全固体激光器是一种高效、稳定、、光束质量好、长寿命、结构紧凑的第二代新型固体激光器，已成为激光学科的重点发展方向之一，在空间通讯，光纤通信，大气研究，环境科学，医疗器械，光学图象处理，激光打印机等高科技领域有着独具特色的应用前景。 黄光波段的激光可以治疗皮肤血管瘤、鲜红斑痣、毛细血管扩张、酒渣鼻及蜘蛛痣等，在激光医疗领域有广泛的应用。黄光激光可以作为钠信标光源，在军事、气象领域有重要应用。黄光激光器在光谱学、信息存储、激光雷达等领域也有广泛的应用。目前，由LD泵浦的全固化激光器通过腔内倍频产生红光、绿光、蓝光的研究已经比较成熟，但是，用LD泵浦的微型激光器产生黄光波段的激光比以上几个波段都困难，这是因为当前的激活离子没有足够大受激发射截面的谱线使得可以通过直接倍频产生黄光。 目前，国外已经有关于固体黄光激光器的报道。他们主要采用两种方式来实现一是采用将两束光和频的方法(Intracavity sum-frequency generation of 3.23Wcontinuous-wave yellow light in an Nd:YAG laser，《Optics Communications》，Vol.255，2005，248-252)，二是使用倍频拉曼光的技术。和频的方法具有体积大，功率低，转换效率差，结构不稳定，难以实现等缺点；倍频拉曼光的方法比和频的方法简单，但是目前世界上多是采用腔外倍频拉曼光的方法(Low threshold，diode end-pumped Nd3+:GdVO4self-Ramanlaser，《Optical Materials》，Vol.29，2007，1817-1820)和腔内倍频连续拉曼光的方法(Efficient all-solid-state yellow laser source producing 1.2-W average power，《Optics Letters》，Vol.24，1999，1490-1492；All-solid-state 704mW continuous-waveyellow source based on an intracavity，frequency-doubled crystalline Raman laser，《Optics Letters》，Vol.32，2007，1114-1116)。腔外倍频拉曼光的方法由于腔外拉曼光的功率低导致倍频效率差，输出的黄光功率低；而腔内倍频连续拉曼光的方法则由于基频光的峰值功率低，转换成拉曼光的效率差，也不能获得高功率的黄光输出。
技术实现思路
为克服现有技术的缺陷，以实现体积小、成本低、功率高、结构稳定的黄光激光器，本专利技术提供一种耦合腔自拉曼倍频全固体黄光激光器。 一种耦合腔自拉曼倍频全固体黄光激光器，包括激光二极管(LD)泵浦源、谐振腔，谐振腔由后腔镜、耦合镜和输出镜组成，其特征在于谐振腔中的后腔镜和耦合镜中间放置自拉曼晶体和调Q装置，耦合镜和输出镜中放置倍频晶体；自拉曼晶体、调Q装置和倍频晶体均由冷却装置对其进行温度控制；由激光二极管LD泵浦源产生的泵浦光耦合进入自拉曼晶体并转换成基频光，同时由于自拉曼晶体的拉曼效应转换为拉曼光，拉曼光在倍频晶体中完成倍频过程，产生黄光并由输出镜输出。 所述的激光二极管LD泵浦源可以是LD端面泵浦源，它包括驱动电源、激光二极管、冷却装置、光纤和耦合透镜组；也可以是LD侧面泵浦源，它包括驱动电源、LD侧面泵浦模块、冷却装置。 所述的谐振腔在LD端面泵浦情况下腔内的调Q开关、自拉曼晶体的相对位置可相互调换；在LD侧面泵浦情况下谐振腔内的侧面泵浦模块及自拉曼晶体和调Q开关的相对位置可相互调换。 所述的自拉曼晶体可以是掺钕(Nd)或掺镱(Yb)的下列晶体的一种钨酸盐类(KGd(WO4)2，BaWO4，SrWO4，Pb(WO4)2、KLu(WO4)2等)、钒酸盐类(YVO4，GdVO4等)、硝酸盐类(Ba(NO3)2等)、碘酸盐类(LiIO3等)；也可以是键合晶体钒酸钇/掺钕钒酸钇(YVO4/Nd:YVO4)。 所述的自拉曼晶体的掺杂浓度当掺钕时为0.05-at.％至3-at.％；掺镱时为0.05-at.％至10-at.％。 所述的自拉曼晶体在LD端面泵浦情况下，其两个端面均镀有泵浦光波段及1000nm-1200nm波段的增透膜；在LD侧面泵浦情况下，其两个端面均镀有1000nm-1200nm波段的增透膜。 所述的调Q装置可以是电光调Q装置、声光调Q装置和可饱和吸收体被动调Q装置中的一种；声光调Q装置由射频输入装置和调Q晶体组成，调Q晶体的两端面均镀有1000nm-1200nm波段的增透膜；调制频率为1-50KHz，通过输入射频波改变调Q晶体的密度，来实现周期性改变激光谐振腔阈值的目的，起到调Q开关作用；电光调Q装置由电光晶体和驱动电源组成，利用晶体的电光效应，对通过其中的激光的相位产生调制，进而改变偏振态，完成开、关门过程；可饱和吸收体是利用材料的激发、跃迁特性，受激吸收时关门、向下跃迁时开门，以此完成对激光的开、关门控制。 所述的冷却装置有两种方式循环水冷却——晶体侧面均用带有管道的金属块包住，金属块的管道内持续通有循环冷却水，用来给晶体降低温度；半导体制冷——晶体侧面被半导体制冷块包围。 所述的倍频晶体可以是磷酸钛氧钾KTP、三硼酸锂LBO等；倍频晶体的两端镀有1000nm-1200nm波段的增透膜。倍频晶体可根据相位匹配及其他需要沿不同方向和角度切割，这样可以有效的改善激光器的性能，提高激光器的输出功率。 所述的谐振腔内的后腔镜在LD端面泵浦时镀有泵浦光波长的增透膜和对1000nm-1200nm波段的反射率大于90％的反射膜；在LD侧面泵浦时镀有对1000nm-1200nm波段的反射率大于90％的反射膜；耦合镜的两端面均镀有在1000nm-1200nm波段透过率大于80％的透射膜，并且其前端面还镀有对590nm波长附近反射率大于90％的反射膜(离输出镜近的一端为前端面)；输出镜镀有在1000nm-1200nm波段反射率大于90％的反射膜，并且该膜对590nm附近的黄光具有透过范围大于80％的透射率。 所述的谐振腔的腔长为5cm-50cm，谐振腔的后腔镜和输出镜的曲率半径可根据实际情况选择。 本专利技术中的所有晶体的长度均可以根据具体要求进行选取；晶体的端面形状和面积可以根据光束截面的面积来确定。 由于拉曼效应为三阶的非线性效应，需要基频光具有较高的峰值功率，所以我们在激光器中使用调Q装置，这样可以增加基频光的峰值功率，从而提高基频光到拉曼光的转换效率，有效的改善了激光器的性能。通过采用调Q技术并在腔内使用倍频晶体倍频拉曼光，获得了高功率的黄光输出。该类激光器能有效的压缩黄光激光器体积，能充分利用基频调Q脉冲的高的峰值功率和腔内拉曼光高的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耦合腔自拉曼倍频全固体黄光激光器，包括谐振腔、激光二极管泵浦源，谐振腔由后腔镜、耦合镜和输出镜组成，其特征在于谐振腔中的耦合镜和输出镜中放置倍频晶体，后腔镜和耦合镜中间放置自拉曼晶体和调Ｑ装置；自拉曼晶体、调Ｑ装置和倍频晶体均由冷却装置对其进行温度控制；由激光二极管ＬＤ泵浦源产生的泵浦光耦合进入自拉曼晶体并转换成基频光，同时由于自拉曼晶体的拉曼效应转换为拉曼光，拉曼光在倍频晶体中完成倍频过程，产生黄光并由输出镜输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丛振华，张行愚，王青圃，李述涛，陈晓寒，刘兆军，范书振，张琛，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]