【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光，更具体的说是涉及一种特殊偏振配置的无害蓝光激光器。
技术介绍
1、可见光激光器在激光彩色显示、激光医疗、量子信息、光通讯等领域有着十分重要的作用。三价镨离子(pr3+)因在可见光波段存在丰富的激光能级跃迁而备受人们关注。特别是近年来，激光二极管(ld)、光泵浦半导体激光器(opsl)等商业化泵浦源的出现，使得掺pr3+固体激光器的研究取得了长足发展。
2、目前，pr3+掺杂固体激光器已经实现的可见光输出包括720nm、698nm、670nm、645nm、639nm、613nm、604nm、546nm、523nm、500nm、495nm、491nm等，最短波长为491nm。事实上，pr3+的最短发射波长位于480nm附近，属于3pj→3h4能级的跃迁。但是由于该跃迁存在严重的重吸收，其吸收截面(234×10-21cm2)甚至大于发射截面(197×10-21cm2)，因而即使激光介质内产生该波段激光，旋即被激光介质本身再次吸收，无法形成振荡和输出。迄今为止未见任何发射波长为480nm的pr3+掺杂固体激光的报道。
3、如何采用新的设计方案，实现pr3+掺杂晶体在480nm附近的激光输出，是本领域研究人员长期以来不懈追求的目标。这个难题的解决不仅具有科学意义，而且具有重要的应用价值。480nm处于445-500nm的无害蓝光波段，在激光显示、医疗美容、海洋探测等领域具有应用前景。此外，在300nm以下的深紫外波段，波长越短，应用价值越高，使用范围越大，但同时光源获得的难度也加大。目前最常见的
4、pr3+最强的几个吸收峰分别位于444nm、469nm、479nm，相应的吸收截面分别为102×10-21cm2、71×10-21cm2、234×10-21cm2，并且都是π偏振的(电场e沿晶体的z轴)，因此，目前所有的pr3+掺杂固体激光均采用π偏振光泵浦，相应地，激光晶体需要沿x(或y)轴切割，使用的泵浦波长是444nm或479nm，因为晶体对这两个波长的吸收最为有效。pr3+在480nm附近最强的发射峰位于479nm，发射截面为197×10-21cm2，也是π偏振的(电场e沿晶体的z轴)。由于479nm的吸收截面大于发射截面，并且偏振态一致，因此在上述的现有偏振配置下(π偏振光泵浦，激光晶体沿x或y轴切割)，479nm激光优先产生并被重吸收，无法实现该波长的振荡和输出。
5、因此，如何实现pr3+掺杂晶体在480nm附近的激光输出是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种无害蓝光激光器，采用特殊偏振配置，解决pr3+重吸收难题，实现480nm激光发射的技术。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种无害蓝光激光器，包括泵浦源，以及沿所述泵浦源发射的泵浦光传输光路依次设置的聚焦透镜和激光谐振腔；所述激光谐振腔包括两个腔镜和设置在两个所述腔镜之间的pr3+掺杂激光晶体；所述pr3+掺杂激光晶体沿z轴加工，水平方向的两个通光端面分别为x平面和y平面。
4、上述技术方案的技术效果为，泵浦源所发射的泵浦光经聚焦透镜聚焦后注入激光谐振腔，构成σ偏振泵浦、σ偏振发射的配置方式；pr3+掺杂激光晶体为沿z轴切割加工而成，输入晶体的泵浦光为441nm的σ偏振光，由于晶体切割方向的缘故不能产生479nm的π偏振光，只能产生481nm的σ偏振光，并且不会被pr离子本身吸收，因此可以产生481nm的光，由于晶体切割方向的不同，使得输入的泵浦光偏振相对晶体来说都是σ偏振光，这种特殊的偏振配置既保证了pr3+掺杂激光晶体对泵浦光的高效吸收，同时又避免了晶体在479nm处π偏振方向的发射和自吸收。
5、优选的，所述泵浦源包括第一泵浦源、第二泵浦源和偏振分光棱镜；所述第一泵浦源和所述第二泵浦源垂直设置，输出的泵浦光分别照射至所述偏振分光棱镜的两个相邻垂直面。
6、上述技术方案的技术效果为，泵浦源所发射的泵浦光经过偏振分光棱镜合束，再传输至聚焦透镜。
7、优选的，所述激光谐振腔包括沿发射光传输光路依次设置的泵浦端镜、pr3+掺杂激光晶体和输出镜；从输出镜输出波长为481nm的σ偏振激光，处于445-500nm的无害蓝光波段。
8、优选的，所述第一泵浦源和所述第二泵浦源均采用激光二极管，输出的发射光是波长为441nm的线偏振光；所述第一泵浦源的所述发射光相对于所述偏振分光棱镜为p偏振，所述第二泵浦源的所述发射光相对于所述偏振分光棱镜为s偏振，两束光在所述偏振分光棱镜处合束，经所述聚焦透镜、所述泵浦端镜后注入所述pr3+掺杂激光晶体，对于所述pr3+掺杂激光晶体而言两束泵浦光均为σ偏振。
9、优选的，所述偏振分光棱镜的所有通光面(包括前表面、后表面、上表面，以及内部接合表面)均镀设有441nm增透膜，对于来自所述第一泵浦源的p偏振光高透，对于来自所述第二泵浦源的s偏振光高反，达到将泵浦光合束的效果，从其右表面输出。
10、优选的，所述聚焦透镜为双面镀设441nm增透膜的双凸透镜或平凸透镜，将所述偏振分光棱镜合束后的泵浦光聚焦，后经所述泵浦端镜注入所述pr3+掺杂激光晶体。透镜参数的选择参照激光谐振腔参数，使泵浦光与基频光的光束尺寸相匹配，从而最大程度地提高泵浦光到激光的转换效率。
11、优选的，所述泵浦端镜为平面镜，靠近所述聚焦透镜的一面镀设有441nm增透膜，靠近所述所述pr3+掺杂激光晶体的一面镀设有441nm增透、481nm高反、500-750nm高透的介质膜，作为481nm激光谐振腔的全反射端镜。
12、优选的，所述pr3+掺杂激光晶体为pr:ylf(pr:ylif4)晶体，前后两个通光端面为x平面和y平面，均镀有430-750nm宽带增透膜。
13、优选的，所述输出镜为平凹镜，靠近所述pr3+掺杂激光晶体的凹面镀设有481nm部分反射、500-750nm高透的介质膜，远离所述pr3+掺杂激光晶体的平面镀设有480-750nm高透的介质膜，作为481nm激光谐振腔的耦合输出镜。
14、优选的，所述泵浦源采用ld列阵光纤，将所述ld列阵光纤耦合输出的非偏振光作为泵浦光，此时只使用一个泵浦源即可，相应地无需使用偏振分光棱镜pbs，可以简化激光器结构，提升泵浦光束质量，提高输出特性。
15、优选的，所述pr3+掺杂激光晶体和输出镜之间设置有脉冲调制器。脉冲调制器可采用声光调q开关、电光调q开关或者其它能够用于481nm被动调q运本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无害蓝光激光器，其特征在于，包括泵浦源，以及沿所述泵浦源发射的泵浦光传输光路依次设置的聚焦透镜和激光谐振腔；所述激光谐振腔包括两个腔镜和设置在两个所述腔镜之间的Pr3+掺杂激光晶体；所述Pr3+掺杂激光晶体沿Z轴方向切割，水平方向的两个通光端面分别为X平面和Y平面。
2.根据权利要求1所述的一种无害蓝光激光器，其特征在于，所述泵浦源包括第一泵浦源、第二泵浦源和偏振分光棱镜；所述第一泵浦源和所述第二泵浦源垂直设置，输出的泵浦光分别照射至所述偏振分光棱镜的两个相邻垂直面；所述第一泵浦源和所述第二泵浦源均采用激光二极管，输出的发射光是波长为441nm的线偏振光；所述第一泵浦源发射的泵浦光为p偏振光，所述第二泵浦源发射的所述泵浦光为s偏振光，两束光在所述偏振分光棱镜处合束，经所述聚焦透镜注入所述激光谐振腔。
3.根据权利要求1所述的一种无害蓝光激光器，其特征在于，所述激光谐振腔包括沿发射光传输光路依次设置的泵浦端镜、Pr3+掺杂激光晶体和输出镜；从输出镜输出波长为481nm的σ偏振激光，处于445-500nm的无害蓝光波段。
4.根据权利要求2
5.根据权利要求1所述的一种无害蓝光激光器，其特征在于，所述聚焦透镜为双面镀设441nm增透膜的双凸透镜或平凸透镜，将所述偏振分光棱镜合束后的泵浦光聚焦后注入所述激光谐振腔。
6.根据权利要求3所述的一种无害蓝光激光器，其特征在于，所述泵浦端镜为平面镜，靠近所述聚焦透镜的一面镀设有441nm增透膜，靠近所述所述Pr3+掺杂激光晶体的一面镀设有441nm增透、481nm高反、500-750nm高透的介质膜；所述Pr3+掺杂激光晶体为Pr:YLF晶体，X平面和Y平面分别镀设有430-750nm宽带增透膜；所述输出镜为平凹镜，靠近所述Pr3+掺杂激光晶体的凹面镀设有481nm部分反射、500-750nm高透的介质膜，远离所述Pr3+掺杂激光晶体的平面镀设有480-750nm高透的介质膜。
7.根据权利要求3所述的一种无害蓝光激光器，其特征在于，所述Pr3+掺杂激光晶体和所述输出镜之间设置有脉冲调制器。
8.根据权利要求3所述的一种无害蓝光激光器，其特征在于，所述泵浦源采用LD列阵光纤，将所述LD列阵光纤耦合输出的非偏振光作为泵浦光。
9.根据权利要求1所述的一种无害蓝光激光器，其特征在于，所述激光谐振腔包括泵浦端镜、Pr3+掺杂激光晶体、反射镜、倍频晶体和输出镜；所述泵浦端镜、所述Pr3+掺杂激光晶体和所述输出镜沿输出光路依次设置，且所述输出镜倾斜设置；所述反射镜和所述倍频晶体位于所述所述泵浦端镜和所述Pr3+掺杂激光晶体下方，所述输出镜反射的基频光经过所述倍频晶体后被所述反射镜反射回所述输出镜。
10.根据权利要求9所述的一种无害蓝光激光器，其特征在于，所述反射镜为平面镜，靠近所述倍频晶体的一面镀有235-485nm高反、500-750nm高透的介质膜；所述倍频晶体为β-BBO，沿偏离Z轴55.8°方向切割，为481nm→240.5nm的I类倍频相位匹配方向，两侧的通光端面均镀设有230-750nm宽带增透膜。
...【技术特征摘要】
1.一种无害蓝光激光器，其特征在于，包括泵浦源，以及沿所述泵浦源发射的泵浦光传输光路依次设置的聚焦透镜和激光谐振腔；所述激光谐振腔包括两个腔镜和设置在两个所述腔镜之间的pr3+掺杂激光晶体；所述pr3+掺杂激光晶体沿z轴方向切割，水平方向的两个通光端面分别为x平面和y平面。
2.根据权利要求1所述的一种无害蓝光激光器，其特征在于，所述泵浦源包括第一泵浦源、第二泵浦源和偏振分光棱镜；所述第一泵浦源和所述第二泵浦源垂直设置，输出的泵浦光分别照射至所述偏振分光棱镜的两个相邻垂直面；所述第一泵浦源和所述第二泵浦源均采用激光二极管，输出的发射光是波长为441nm的线偏振光；所述第一泵浦源发射的泵浦光为p偏振光，所述第二泵浦源发射的所述泵浦光为s偏振光，两束光在所述偏振分光棱镜处合束，经所述聚焦透镜注入所述激光谐振腔。
3.根据权利要求1所述的一种无害蓝光激光器，其特征在于，所述激光谐振腔包括沿发射光传输光路依次设置的泵浦端镜、pr3+掺杂激光晶体和输出镜；从输出镜输出波长为481nm的σ偏振激光，处于445-500nm的无害蓝光波段。
4.根据权利要求2所述的一种无害蓝光激光器，其特征在于，所述偏振分光棱镜的所有通光面均镀设有441nm增透膜，对于来自所述第一泵浦源的p偏振光高透，对于来自所述第二泵浦源的s偏振光高反，合束后从右表面输出。
5.根据权利要求1所述的一种无害蓝光激光器，其特征在于，所述聚焦透镜为双面镀设441nm增透膜的双凸透镜或平凸透镜，将所述偏振分光棱镜合束后的泵浦光聚焦后注入所述激光谐振腔。
6.根据权利要求3所述的一种无害蓝光激光器，其特征在于，所述泵...
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