【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体泵浦全固态激光器领域，更具体地说，尤其涉及一种529nm和533nm双波长连续激光器及方法。
技术介绍
1、在大气遥感探测领域，差分吸收激光雷达技术(dial)是检测二氧化氮气体浓度和时空分布的重要手段。其原理是向大气中发射不波长不同的两束激光，利用二氧化氮气体成分对不同波长激光的吸收差值，推算气体的浓度和时空分布，具有空间分辨率高、探测灵敏度高、测量范围大的优点。
2、在250-600nm的可见光波段内，二氧化氮气体对光的吸收截面较大，且具有多峰值吸收的特点，易形成双波长吸收差，且在这个范围内，其他气体，如臭氧，二氧化硫等，对光的吸收作用非常微弱，对二氧化氮气体浓度测量影响较小。
3、因此，在250-600nm内建立双波长激光发射，寻找双波长同步振荡激光器，是利用差分吸收激光雷达检测二氧化氮浓度的关键任务。
4、对于此问题，有以下两种解决方案。
5、一类方案是可见光双波长直接激发，利用nd:yag激光器泵浦染料激光器或两台光参量放大器，生成双广场激光激发，或者生成770nm和774nm双波长激光，再与nd:yag激光器基频光进行和频，获得448nm和446nm双波长激光输出。但是这类方法需要的染料激光器转换效率低、需要频繁更换燃料，且系统复杂。
6、另一类方法是用ld端面泵浦的固体激光器，在近红外波段生成双波长激光发射，再通过简单的倍频方式将频率转换到可见光波段，这类方法结构简单，不需要复杂的谐振腔，但是需要找到合适的增益介质，需要在近红外波段具有
7、综上所述，250-600nm内建立双波长激光发射的研究仍然不充分，有待改进。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种529nm和533nm双波长连续激光器。
2、本专利技术的另一目的在于提供一种获得529nm和533nm双波长连续激光输出的方法。
3、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
4、一种529nm和533nm双波长连续激光器，包括：半导体泵浦激光器(1)、光学聚焦系统(3)、谐振腔、双波长激光增益介质(5)、倍频器件(6)；
5、其中，双波长激光增益介质(5)设置在所述谐振腔内；
6、其中，按照光路的前进方向：半导体泵浦激光器(1)、光学聚焦系统(3)、谐振腔以及双波长激光增益介质(5)构成的整体结构、倍频器件(6)依次设置；
7、其中，所述双波长激光增益介质为沿z轴光学主轴方向切割的掺钕硅酸钙铊镓晶体。
8、进一步，所述硅酸钙铊镓晶体属于三方晶系、32点群、各向异性晶体，钕离子掺杂浓度为0.5at.％。
9、进一步，所述谐振腔包括：谐振腔输入端面镀膜镜片(4)、谐振腔输出端面镀膜镜片(6)；双波长激光增益介质(5)设置在所述谐振腔输入端面镀膜镜片(4)与所述谐振腔输出端面镀膜镜片(6)之间。
10、进一步，双波长激光增益介质(5)的两个通光端面表面镀膜形成谐振腔。
11、进一步，谐振腔输入端面镀膜镜片(4)为镀介质膜的平面镜，镀膜情况为：对抽运光波长808nm具有高透过率，透过率大于99％，对基频波长1058nm和1066nm具有高反射率，反射率大于99％，对倍频光波长529nm和533nm具有高反射率，反射率大于99％；
12、谐振腔输出端面镀膜镜片(6)为镀介质膜的平面镜，镀膜情况为：对抽运光波长808nm具有高透过率，透过率大于99％，对基频波长1058nm和1066nm具有高反射率，反射率大于99％，对倍频光波长529nm和533nm高透过，透过率大于99％。
13、进一步，倍频器件(7)为具有一类相位匹配的非线性光学晶体。
14、进一步，所述非线性晶体是本征晶体，其为磷酸钛氧钾(ktp)或磷酸二氢钾(kdp)或偏硼酸钡(bbo)或三硼酸锂(lbo)中的任意一种，能够同时实现对1058nm和1066nm的一类相位匹配。
15、本专利技术的有益效果是：
16、(1)本专利技术的第一个专利技术点在于：提出了一种具有高相干性的用于太赫兹波产生源的半导体端面泵浦529nm和533nm双波长连续激光器。其工作为连续运转模式，其选取钕离子掺杂的硅酸钙铊镓晶体作为增益介质，通过选取z轴光学主轴作为切割轴，调控基频1058nm和1065nm波长光的受激发射截面，并控制其在谐振腔内的振荡竞争，形成两个不同波长的纵模在激光谐振腔内同时振荡并激射，产生基频双波长连续激光输出，再采用一个一类相位匹配的倍频器件(一般是具有非线性效应的光学晶体)，在腔内或者腔外对基频双波长进行倍频，形成二次谐波振荡，最终获得529nm和533nm双波长连续激光输出。
17、(2)本专利技术的第二个专利技术点在于：采用半导体端面泵浦掺钕硅酸钙铊镓晶体，钕离子掺杂浓度为0.5at.％，硅酸钙铊镓晶体(ctgs)属于三方晶系，32点群，是各向异性晶体，1微米波段的受激辐射截面强度随切割方向变化，且1058nm和1065nm两个波长组分在不同方向上的强度分布是不同的。选取光学主轴z轴方向切割[001]，z轴与晶体学主轴c轴重合，该方向同时满足两个条件：1微米波段的受激发射截面最大，1058nm和1065nm两个波长的受激发射截面同时存在且强度相当。通过调控基频双波长的发射截面竞争，产生同步振荡的基频双波长相干光输出。然后通过倍频晶体产生二次谐波，获得可见光波段的529nm和533nm双波长连续激光输出。输出的双波长功率比值取决于泵浦光的输入功率。同时有效的提高泵浦光能量的利用率，通过谐振腔的合理设计实现良好的腔模匹配，从而获得高光束质量的激光输出。
18、(3)本专利技术的第三个专利技术点在于：采用调控泵浦激光功率的方法，调控输出的基频光谱中1058nm和1065nm两个波长组分的强度占比，1065nm波长组分的泵浦功率阈值为0.5w,1058nm波长组分的泵浦功率阈值为4.2w(此处需要说明的是：半导体泵浦激光器的数量是1个，在高泵浦时，一束光内同时有两个波长成分)，进而调控529nm和533nm双波长激光组分强度比。
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1.一种529nm和533nm双波长连续激光器，其特征在于，包括：半导体泵浦激光器(1)、光学聚焦系统(3)、谐振腔、双波长激光增益介质(5)、倍频器件(6)；
2.根据权利要求1所述的一种529nm和533nm双波长连续激光器，其特征在于，所述硅酸钙铊镓晶体属于三方晶系、32点群、各向异性晶体，钕离子掺杂浓度为0.5at.％。
3.根据权利要求1所述的一种529nm和533nm双波长连续激光器，其特征在于，所述谐振腔包括：谐振腔输入端面镀膜镜片(4)、谐振腔输出端面镀膜镜片(6)；双波长激光增益介质(5)设置在所述谐振腔输入端面镀膜镜片(4)与所述谐振腔输出端面镀膜镜片(6)之间。
4.根据权利要求1所述的一种529nm和533nm双波长连续激光器，其特征在于，双波长激光增益介质(5)的两个通光端面表面镀膜形成谐振腔。
5.根据权利要求3所述的一种529nm和533nm双波长连续激光器，其特征在于，振腔输入端面镀膜镜片(4)为镀介质膜的平面镜，镀膜情况为：对抽运光波长808nm具有高透过率，透过率大于99％，对基频波长1058nm
6.根据权利要求1至5任意所述的一种529nm和533nm双波长连续激光器，其特征在于，倍频器件(7)为具有一类相位匹配的非线性光学晶体。
7.根据权利要求6所述的一种529nm和533nm双波长连续激光器，其特征在于，所述非线性晶体是本征晶体，其为磷酸钛氧钾(KTP)或磷酸二氢钾(KDP)或偏硼酸钡(BBO)或三硼酸锂(LBO)中的任意一种，能够同时实现对1058nm和1066nm的一类相位匹配。
8.一种获得529nm和533nm双波长连续激光输出的方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的529nm和533nm双波长连续激光器来输出529nm和533nm双波长连续激光；
9.一种获得529nm和533nm双波长连续激光输出的方法，其特征在于，采用如权利要求3所述的529nm和533nm双波长连续激光器来输出529nm和533nm双波长连续激光；
10.根据权利要求9所述的一种获得529nm和533nm双波长连续激光输出的方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种529nm和533nm双波长连续激光器，其特征在于，包括：半导体泵浦激光器(1)、光学聚焦系统(3)、谐振腔、双波长激光增益介质(5)、倍频器件(6)；
2.根据权利要求1所述的一种529nm和533nm双波长连续激光器，其特征在于，所述硅酸钙铊镓晶体属于三方晶系、32点群、各向异性晶体，钕离子掺杂浓度为0.5at.％。
3.根据权利要求1所述的一种529nm和533nm双波长连续激光器，其特征在于，所述谐振腔包括：谐振腔输入端面镀膜镜片(4)、谐振腔输出端面镀膜镜片(6)；双波长激光增益介质(5)设置在所述谐振腔输入端面镀膜镜片(4)与所述谐振腔输出端面镀膜镜片(6)之间。
4.根据权利要求1所述的一种529nm和533nm双波长连续激光器，其特征在于，双波长激光增益介质(5)的两个通光端面表面镀膜形成谐振腔。
5.根据权利要求3所述的一种529nm和533nm双波长连续激光器，其特征在于，振腔输入端面镀膜镜片(4)为镀介质膜的平面镜，镀膜情况为：对抽运光波长808nm具有高透过率，透过率大于99％，对基频波长1058nm和1066nm具有...
【专利技术属性】
技术研发人员：周莹，
申请(专利权)人：北京航空航天大学杭州创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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