温度调谐型固体拉曼激光器制造技术

温度调谐型全固体拉曼激光器，属于固体激光器领域，包括泵浦系统、谐振腔、温控装置，谐振腔由后腔镜和输出镜组成，谐振腔中放置激光增益介质、调Ｑ装置、拉曼晶体，其特征在于拉曼晶体置于温控装置中；温控装置由温控炉和电路系统组成，通过温控装置对拉曼晶体的温度进行精细调节，获得可调谐的拉曼激光输出。本发明专利技术激光器具有体积小、性能稳定、功率高、成本低等优点，且能产生输出波长可调谐的拉曼激光，故具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种固体激光器，特别是一种温度调谐型固体拉曼激光器。(二)
技术介绍
受激拉曼散射是一种重要的激光变频技术，通过受激拉曼散射可以将激光器的输出波长 范围扩展到红外至紫外。固体拉曼介质与气体或液体拉曼介质相比，具有粒子浓度大、体积 小、性能稳定、泵浦阈值低、热导性能好等优点。近几年，固体拉曼介质及全固体拉曼激光 器已成为激光器件领域的研究热点之一。目前国内外已经报道的固体拉曼激光器，其输出光 波长一般在1.18nm、 1.53nm附近，且这些拉曼激光器的输出波长都是固定的、不可调谐的。 可调谐固体拉曼激光器在光谱学、生物学、医学、国防等领域有重要应用，但受技术限制， 波长可调谐型固体拉曼激光输出至今未见报道。(三)
技术实现思路
为克服现有技术的缺陷，以实现波长可调谐的固体拉曼激光的输出，本专利技术提供一种通 过调节拉曼晶体温度实现的可调谐型全固体拉曼激光器。一种温度调谐型全固体拉曼激光器，包括泵浦系统、谐振腔、温控装置，谐振腔由后腔 镜和输出镜组成，谐振腔中放置激光增益介质、调Q装置、拉曼晶体，其特征在于拉曼晶体 置于温控装置中；温控装置由温控炉和电路系统组成，通过温控装置对拉曼晶体的温度进行 精细调节，获得可调谐的拉曼激光输出。所述温控装置中的温控炉由炉体、电热器、温度传感器、铝合金晶体夹具组成；电热器 装在炉体内，通过导线和炉体外的开关及电源相连接；温度传感器接入电路系统中，被放置 在炉体内，以测量炉体内的温度；铝合金晶体夹具带有空洞和凹槽，拉曼晶体置于铝合金晶 体夹具中的空洞内，铝合金晶体夹具上的凹槽起固定作用，以免晶体夹具在炉体内滑动。所述温控装置中的电路系统是由单片机、LED温度指示电路模块、温度设置电路、温度 传感器、电平转换电路、比较器龟路及供电电源电路组成；温度传感器连接电平转换电路以 获得表征温度值的电压信号，电平转换电路跟比较器电路连接，比较器电路输出端连接温度 指示灯，同时经单片机的10口同单片机相连接；单片机经其IO口分别同LED温度指示电路 模块和装在炉体内的电热器的开关控制键相连接，以实现对温控炉温度的及时显示、检测、 控制；单片机的10口同温度设置电路相连能实现对温控炉温度的预设定供电电源电路的 直流输出端连接在电路系统的单片机、温度传感器、电平转换电路和比较器电路中为整机提 供电源。上述激光增益介质、调Q开关可由冷却系统进行温度控制。由泵浦源产生的泵浦光耦合 进入激光增益介质，所产生的强度足够大的基频光经拉曼晶体的受激拉曼散射，可以有效地实现拉曼转换;由于拉曼晶体的拉曼频移随晶体温度变化而产生变换，因此通过精细调节拉 曼晶体的温度，可以获得可调谐的拉曼激光输出；拉曼光由输出镜输出。所述的泵浦源可以是氙灯泵浦，也可以是激光二极管(LD)泵浦；其中，LD泵浦源可以 是连续光泵浦，也可以是准连续光泵浦；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侧泵 模块、冷却装置。所述的谐振腔是直腔，也可以是折叠腔(折叠腔时需加入折叠镜以改变光路途径)，腔长为5cm—50cin，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。所述的谐振腔在LD端面泵浦情况下，谐振腔内的调Q开关和拉曼晶体的相对位置可进行 调换；在氙灯泵浦或LD侧面泵浦情况下，谐振腔内的侧泵模块及激光增益介质、调Q开关、 拉曼晶体的相对位置可相互进行调换。所述的激光增益介质可以是掺钕(Nd)或掺镱(Yb)的以下诸晶体中的一种钇铝石榴 石(YAG)、钒酸钇(YV(U、钒酸礼(GdV(U、钒酸镥(LuV04)、氟化钇锂(YLF)、铝酸钇(YAP)、 钆镓石榴石(GGG)、钨酸钆钾(KGd(W04)2)等；也可以是键合晶体钇铝石榴石/掺钕钇铝石 榴石(YAG/Nd:YAG)、钒酸钇/掺钕钒酸钇(YV04/Nd:YV04)诸晶体中的一种；激光增益介质 也可以是掺Nd或掺Yb的陶瓷材料，如Nd:YAG陶瓷、Yb:YAG陶瓷等。所述的激光增益介质的掺杂浓度当掺钕时为0. 05-at. %至3-at. %;掺镱时为0. 05-at. W至20-at. %。所述的拉曼晶体可以是以下诸晶体中的一种钨酸盐类(KGd(W04)2、 KLu(W0》2、 BiNa(W04)2、 BaW04、 SrW04、 PbW04、 CaW。4等)、钼酸盐类(BaTeMo209、 BiNa(Mo04)2、 BaMo04、 SrMo04、 PbMoO,、 CaMo04等)、钒酸盐类(YV04、 GdV04等)、磷酸钛氧钾类(KTiOP04、 KTiOAs04 等)、硝酸盐类(Ba(N03)2)，碘酸盐类(LiI(U等。所述的激光增益介质的两个端面均镀有对泵浦光波段及基频光、拉曼光波段的增透膜； 拉曼晶体两个端面均镀有对基频光、拉曼光波段的增透膜。所述的基频光波长可以据实际需求选择，可以是1.06pm附近，也可以是1.3网附近；所 述的拉曼光波长有基频光波长及拉曼晶体的拉曼频移决定，可以是1.09nm附近、1.18pm 附近及1.53^m附近。所述的调Q装置可以放入腔内，此时为脉冲输出状态，也可以从激光腔内移走，此时为 连续输出状态。调Q装置可以是电光调Q装置、声光调Q装置或可饱和吸收体被动调Q装置 中的任意一种声光调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基 频激光波长的增透膜；调制频率为lHz—100KHz,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，调制频率为lHz —100kHz;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，调制频率为lHz— 100kHz。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。所述的谐振腔中的后腔镜镀有泵浦光波段的增透膜和基频光、拉曼光波段的高反膜；输 出镜镀有基频光附近波段的高反膜(此处所述高反膜其反射率大于95%)，并且该膜对波长 为拉曼光具有一定的透射率(此处所述一定的透过率范围为3%~70%)。激光器的工作流程如下泵浦源发出的泵浦光耦合进入激光增益介质，当调Q装置的调 Q开关关闭时，泵浦光转为反转粒子存储起来；当Q开关打开时，积攒的大量反转粒子瞬间 通过受激辐射转为基频光；强度足够大的基频光经拉曼晶体的受激拉曼散射，可以有效地实现拉曼转换；由于拉曼晶体的拉曼频移随晶体温度变化而产生变换，因此通过精细调节拉曼 晶体的温度，可以获得可调谐的拉曼激光输出；拉曼光由输出镜输出。本专利技术激光头的体积可以做到10 cmX10 cmX20 cm左右，拉曼光的输出功率大于1W, 拉曼晶体表面温度一般在5摄氏度到500摄氏度范围内调节，温控精度优于土O. l度，输出 波长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度调谐型全固体拉曼激光器，包括泵浦系统、谐振腔、温控装置，谐振腔由后腔镜和输出镜组成，谐振腔中放置激光增益介质、调Ｑ装置、拉曼晶体，其特征在于拉曼晶体置于温控装置中；温控装置由温控炉和电路系统组成，通过温控装置对拉曼晶体的温度进行精细调节，获得可调谐的拉曼激光输出。

【技术特征摘要】

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