连续447nm蓝色激光的器件及其获得447nm蓝色激光的方法技术

本发明专利技术公开了一种获得连续４４７ｎｍ蓝色激光的器件及其获得方法，该器件包括泵浦源、光纤耦合系统、透镜组耦合系统和直腔结构谐振腔，直腔结构谐振腔由平凹全反镜、掺钕激光晶体、第一块非线性晶体、平面耦合镜、第二块非线性晶体和输出耦合镜组成，泵浦源、光纤耦合系统、透镜组耦合系统、平凹全反镜、掺钕激光晶体、第一块非线性晶体、平面耦合镜、第二块非线性晶体和输出耦合镜位于同一轴上，掺钕激光晶体为掺钕铝酸钇激光晶体或掺钕钒酸钆激光晶体。本发明专利技术方法产生纯蓝色激光，设备简单、成本低，可作为激光彩色显示、激光海洋通讯、海洋资源探测的光源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光
，特别涉及一种连续447nm蓝色激光的器件及 其获得连续447nm蓝色激光的方法。
技术介绍
全固体蓝色激光器因其性能稳定、小型化、高效率、长寿命等优点而逐渐 受到激光显示、生物医学、食品药品检测、医疗美容、信息存储、海洋通讯与 海洋资源探测、大气遥感等领域的重视，并不断实现其应用。纵观国内外蓝光 波段激光器研究和发展，通过变频技术获得蓝光是众多蓝色获得方法中最普遍 和最有效的技术。自上个世纪90年代中期美国相干公司提出利用红外半导体 激光的倍频成功地获得了第一台输出10mW的430nm蓝色全固体激光器之后 ，又有人提出了半导体直接发射蓝光 和上转换法获得蓝光的技术方案。1995年，有人使用激光二极管泵浦 Ci^+丄iSrAlF6激光晶体，用KNb03作为腔内倍频晶体获得了 13mW的430nm 蓝光输出，从而开始了全固体DPL蓝光激光器的研究热潮。目前获得蓝色激 光所使用的技术主要有三光谱线法、准相位匹配法(QPM法)和光参量振荡 法(OPO法)三种，这些方法在获得473nm和440nm蓝光方面取得了很好的 效果。国内外有关全固体蓝色激光器的研究主要集中在440nm和473nm两个波 段，使用的激光晶体主要是Nd:YAG和Nd:YV04晶体，是利用Nd"离子的三 谱线法外加变频技术获得蓝光输出的。国外于2002年己实现LD泵浦473nm 蓝光Nd: YAG/LBO全固体激光器的1.2W连续输出，使用的是Nd离子的946nm 的基频激光。此外，德国Kaiserslautem大学、美国新罕布尔州激光光学研究公司、澳大利亚Czeranowaky等国家均有473nm的激光产品，连续激光功率 最咼在 2.8W,准连续蓝光平均功率最高7W。我国无论是在蓝光不同波长激光器的研究还是产业化方面都比较落后，而 最近几年发展较快，先后有中科院物理所、长春光机所、南京大学等单位进行 了 440nm、 473nm蓝光激光器的研究报道。中科院物理所在实验室分别获得了 1.8W的473nm以及3.97W的440nm蓝色激光输出，长春光机所2004年获得了 1.1W 的473nm的高光束质量的基模激光，南京大学主要使用准相位匹配 法获得相关波长蓝光，但输出功率小，均是100mW以下。由于447nm激光是感知海洋水色的最有力武器，是最合适的海底通讯窗 口，因此可更好地用于探测海洋渔业资源、海底光通讯和海洋激光雷达。由于 高亮度的蓝色447nm激光系统完全可以和发展相对成熟的红色LD 635nm、绿 色532nm激光一起作为彩色显示的全固体标准三原色光源，其色度三角形面 积和其他显示光源对比最大，色饱和度高。这种新型的低功耗、长寿命、高光 束质量的激光光源，不仅效率高，而且更加忠实于自然光，能够消除白炽光源 产生的黄影和荧光光源产生的绿影，实现三原色的平衡，比其它波长的蓝光如 473nm、 440nm等具有无可比拟的优势。从而满足人们对新一代超大屏幕、高 清晰度、色彩鲜艳、屏幕形状可任意改变的显示器方面的要求。目前，国外对447nm激光在连续、调Q、超短脉冲、高功率和高稳定性 研究方面取得了很多成果，日本Sun-ins公司、德国Xiton Photonics GmbH公 司、澳大利亚Macquarie大学、美国COLOR公司等国家均获得了调Q或连 续447nm激光输出，使用的激光晶体是Nd:YV04或Nd:GdV04晶体经LBO 三倍频输出447nm蓝光等，我国对于447nm纯蓝色激光的研究性报道还不多 见。随着该波段激光的多个领域的应用成功和良好效果，目前而对于447nm 波段的激光研究主要有中国科学院长春光机所、南京大学和山东师范大学，他 们使用的都是准相位匹配(QPM)法。例如2003年何京良等人使用周期性极化 的钽酸锂晶体(PPLT)和Nd: YV04激光晶体获得了 13 8mW的调Q纯蓝色447nm 激光输出 ， 2005年马莹和彭显楚使用大功率的LD和周期性极化的钽酸锂晶体(PPLT)获得了调Q的 128mW的447nm输出，南京大学使用上述同类 方式获得了 150mW的调Q输出。台湾国立交通大学固体激光物理实验室的 Yung-Fu Chen也在进行447nm蓝光的研究，使用Nd:YV04晶体目前获得了调 Q的447nm蓝光280mW。 从国内外研究现状来看，还没有关于使用Nd:YAP或Nd:GdV04激光晶体加上 一块BiBO和一块LBO晶体获得447nm连续激光器件方面的报道。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种连续 447nm蓝色激光的器件。本专利技术的另一目的在于提供利用上述连续447nm蓝色激光的器件获得 447nm蓝色激光的方法。该方法以Nd:YAP激光晶体或Nd:GdVCM敫光晶体的 1341.4nm波段激光通过非线性晶体BiBO腔内倍频、腔外和频，获得连续稳 定的447nm纯蓝色激光。本专利技术是利用BiBO非线性晶体将掺钕激光晶体的4F3/2- 4113/2跃迁产生的 1341.4nm激光通过倍频、再和频技术(即1341.4nm波段激光的三倍频)获得 高效率、高光束质量的纯蓝色447nm激光，可用作激光彩色显示和海洋资源 探测、海底通讯的专用光源。本专利技术的目的通过下述技术方案来实现 一种连续447nm蓝色激光的器 件，包括泵浦源、光纤耦合系统、透镜组耦合系统和直腔结构谐振腔，所述直 腔结构谐振腔由平凹全反镜、掺钕激光晶体、第一块非线性晶体、平面耦合镜、 第二块非线性晶体和输出耦合镜组成，所述泵浦源、光纤耦合系统、透镜组耦 合系统、平凹全反镜、掺钕激光晶体、第一块非线性晶体、平面耦合镜、第二 块非线性晶体和输出耦合镜位于同一轴上。为了更好地实现本专利技术，所述的掺钕激光晶体为Nd:YA103 (简称为 Nd:YAP，掺钕铝酸钇)激光晶体或Nd:GdV04 (掺钕钒酸钆)激光晶体。所述的第一块非线性晶体是BiBO (分子式BiB306，称为三硼酸铋)非线性 晶体，第二块非线性晶体是LBO(称为偏硼酸钡)非线性晶体。所述的泵浦源是激光二极管(LD)或其驱动源，泵浦方式是端面泵浦或所述激光二极管采用808nm波长的激光二极管(LD)。利用上述连续447nrn蓝色激光的器件获得447nm蓝色激光的方法，包括 如下步骤开启泵浦源LD (半导体激光器)后，808nm激光经过光纤耦合系 统、透镜组耦合系统和平凹全反镜后聚焦到掺钕激光晶体中，掺钕激光晶体中 钕离子吸收泵浦光后，钕离子受激辐射产生的1341.4nm激光经过第一块BiBO 非线性晶体倍频后形成670.7nm的红色激光；部分670.7nm红色激光和部分 1341.4nm激光经平面耦合镜进入平面耦合镜、第二块非线性晶体、输出耦合 镜构成的子腔中，经过第二块LBO非线性晶体后和频产生447nm的蓝色激光， 经过输出耦合镜输出。本专利技术原理是利用掺钕激光晶体中钕离子卞3/2-4113/2跃迁产生的1341.4nm 波段辐射的激光通过腔内倍频(SHG)获得红色激光，然后再由剩余的1341.4nm 波段辐射的激光与红色激光在腔外和频(SFM或者说1341.4nm激光的三倍频) 获得447nm蓝色激光。当激光晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续４４７ｎｍ蓝色激光的器件，其特征在于：所述器件包括泵浦源、光纤耦合系统、透镜组耦合系统和直腔结构谐振腔，所述直腔结构谐振腔由平凹全反镜、掺钕激光晶体、第一块非线性晶体、平面耦合镜、第二块非线性晶体和输出耦合镜组成，所述泵浦源、光纤耦合系统、透镜组耦合系统、平凹全反镜、掺钕激光晶体、第一块非线性晶体、平面耦合镜、第二块非线性晶体和输出耦合镜位于同一轴上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振强，李真，林浪，李景照，韩永飞，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]