基于BaTeMo2O9晶体的全固态拉曼激光器制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于BaTeMo2O9晶体的全固态拉曼激光器，包括激光泵浦光源、光阑、格兰棱镜和谐振腔，激光泵浦光源、光阑、格兰棱镜和谐振腔依次排列在一起，谐振腔包括输入镜、BaTeMo2O9晶体、输出镜和滤波片，BaTeMo2O9晶体设置在输入镜与输出镜之间，滤波片设置在输出镜的外侧。本实用新型专利技术采用BaTeMo2O9晶体，在充分研究该晶体自发拉曼光谱的基础上，选择最佳的拉曼频移，使用调Q的1064nm脉冲激光器，以腔外谐振的方式成功的产生了高效、稳定的一阶、二阶和三阶的拉曼激光输出，甚至同时实现一阶和二阶拉曼激光多波长的输出，具有结构简单、高效、稳定的特点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种采用BaTeMo2O9晶体的全固态拉曼激光器,属于全固态激光器

技术介绍
利用晶体的非线性光学变频效应是获得新激光波长的重要方法，因此成为光学领域中研究的热点。受激拉曼散射(SRS)属于 三阶非线性光学效应，是较早被发现的非线性光学现象之一。以SRS效应为基础实现的激光频率转化具有高功率、高转换效率、波长选择范围广等优点。覆盖真空紫外到近红外波长范围使其在海底通讯、大气监测、激光雷达、环境监控、光刻技术、激光扫描、激光清洁等领域内都有广泛的应用。1963年，晶体中的SRS效应首次在钻石、冰洲石和硫中发现。(G. Eckhaidt,D. P. Bortfeld, and M. Geller, Appl. Phys. Lett. , 3,137,1963. ) 1977 年 Ammann 等人用 Nd3+激光器泵浦LiIO3得到77%的转换效率后，晶体中的SRS效应开始受到人们的广泛关注。(E. 0. Ammann and C. D. Decker, J. Appl. Phys. , 48,1973,1977.)随着高光学质量拉曼晶体的出现，可以通过SRS效应获得一般固体激光器不能得到的波长。与气体和液体拉曼介质相比，固体拉曼介质具有增益高、热传导性好、机械特性好、易于和全固态激光技术相结合等优点。以晶体作为拉曼介质的固体拉曼激光器结构紧凑、效率高、稳定性好，在信息、交通、测量、医疗、国防和工农业等领域都有广泛的应用。例如利用拉曼介质对Nd3+的1064nm和1340nm激光进行频率转换，可以分别获得IlOOnm和1500nm的红外光谱，其中，1500nm波段的光由于视网膜吸收少，被称为人眼安全激光，在激光雷达和自由空间通讯中具有重要的应用。(Y. F. Chen, Opt. Lett. , 29, 2172, 2004.)固体拉曼激光器另一个重要的应用是可以得到黄橙波段的激光，由于目前无法通过激活离子直接跃迁产生黄光，因此，黄光波段的激光比产生其他波段的可见光要困难。利用1064nm调Q激光作为泵浦源，通过SRS产生一阶Stokes激光,再通过倍频可以得到黄橙波段的激光。(H. M. Pask and J. A. Piper, Opt.Commun, 148, 285,1998.)或者可以直接以532nm绿光作为泵浦原，通过SRS效应获得黄橙波段的激光。(R. P. Mildren, M. Convery, H. M. Pask, and J. A. Piper, Opt. Express, 12, 785,2004.)该波段在医学、雷达、光谱学、测海学、信息存储和激光导航中具有重要的应用。正是由于具有这些优点，近几年固体拉曼介质及固体拉曼激光器已成为激光材料和器件领域的研究热点。拉曼晶体是固体拉曼激光的基础材料。理想的拉曼晶体具有以下性质具有高的拉曼增益系数，高的热导率，高的损伤阈值，易于生长出大尺寸、高质量的单晶，具有宽的透光波段，稳定的物理化学性能，优异的机械性能等。拉曼晶体的性能主要由原子团的性质决定，对于不同的原子团，如，，等，内部振动频率不同、拉曼线宽、散射截面也都不相同。碱土金属对这类晶体的拉曼性能也有影响。钥酸碲钡BaTeMo2O9属于单斜晶系，空间群为P2。晶胞参数为a = 5. 5407 A, b =7. 4661 A, c = 8. 8448 A, ^ = 90. 841。，Z = 2。由休斯敦大学 H. S. Ra 等于 2003 年首次合成，并由山东大学晶体材料研究所张卫国等采用助熔剂法首次生长出大尺寸单晶，并对其性能进行了表征(Ra H. S. ,Ok K. M. , and Halasyamani P. S. , J. Am. Chem. Soc. 125,7764，2003 ；Zhang ff. , Tao X. , Zhang C. , Gao Z. , Zhang Y. , Yu ff. , Cheng X. , Liu X. , and JiangM.，Cryst. Growth Des. ,8,304,2008.)。晶体表现出高的损伤阈值、宽的透光波段，适中的机械性能、稳定的物理化学稳定性。作为一种四元钥酸盐化合物，目前尚未有此晶体拉曼性能极其拉曼激光方面的报道。
技术实现思路
本技术针对BaTeMo2O9晶体在全固态拉曼激光器应用方面存在的不足，提供一种以BaTeMo2O9晶体为基质，通过腔外谐振实现此晶体各阶受激拉曼激光输出，结构简单、高效、稳定的基于BaTeMo2O9晶体的全固态拉曼激光器。本技术的基于BaTeMo2O9晶体的全固态拉曼激光器，采用以下技术方案该全固态拉曼激光器，包括激光泵浦光源、光阑、格兰棱镜和谐振腔，激光泵浦光 源、光阑、格兰棱镜和谐振腔依次排列在一起，谐振腔包括输入镜、BaTeMo2O9晶体、输出镜和滤波片，BaTeMo2O9晶体设置在输入镜与输出镜之间，滤波片设置在输出镜的外侧。激光泵浦光源为BaTeMo2O9晶体透光波段内的波长为500nm-5000nm的激光，中心波长为1064nm。BaTeMo2O9晶体按照光学Z轴加工。激光泵浦光源经过光阑将光斑大小调整为2_，通过格兰棱镜的偏振态变为水平偏振，经过输入镜进入谐振腔，在BaTeMo2O9晶体中发生受激拉曼散射，其中激光泵浦光源被输出镜高反(高度反射)，再次通过BaTeMo2O9晶体时实现双程拉曼泵浦，产生的拉曼光被输入镜高反，双程泵浦所产生的拉曼光经过腔镜输出镜部分透过，实现一阶拉曼激光输出、二阶拉曼激光输出、三阶拉曼激光输出或一阶和二阶拉曼激光的同时输出，不同阶数的拉曼激光输出是通过根据激光泵浦光源波长和输出的拉曼激光波长对输入镜和输出镜进行镀膜实现的。本技术采用BaTeMo2O9晶体，在充分研究该晶体自发拉曼光谱的基础上，选择最佳的拉曼频移，使用调Q的1064nm脉冲激光器，以腔外谐振的方式成功的产生了高效(48%的转换效率)、稳定的一阶(1178nm)、二阶(1320nm)和三阶(1500nm)的拉曼激光输出，甚至同时实现一阶和二阶拉曼激光多波长的输出，具有结构简单、高效、稳定的特点，产生的宽波段、高效拉曼激光在海底通讯、大气监测、激光雷达、环境监控、光刻技术、激光扫描、激光清洁等领域内具有广泛的应用。附图说明图I是BaTeMo2O9晶体Z方向不同配置条件下的自发拉曼光谱图。图2是本技术基于BaTeMo2O9晶体的全固态拉曼激光器的光路结构示意图。其中1、激光泵浦光源,2、光阑,3、格兰棱镜,4、输入镜,5、输出镜,6、滤波片,7、BaTeMo2O9 晶体。具体实施方式如图I所示，本技术所涉及的BaTeMo2O9晶体在532nm激光照射条件下，自发拉曼光谱中显示出一个很强的拉曼频移(921CHT1)，并且具有较窄的半峰宽(5.6CHT1)，利用此拉曼频移，在合适的激光泵浦条件下，实现一阶、二阶、三阶甚至更高阶的斯托克斯拉曼激光频移。通过根据激光泵浦光源波长和设计输出的拉曼激光波长对谐振腔的输入镜和输出镜进行镀膜实现一阶、二阶甚至三阶的拉曼激光输出，甚至同时实现一阶和二阶拉曼激光多波长的输出。实施例I图2给出了本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于BaTeMo2O9晶体的全固态拉曼激光器，包括激光泵浦光源、光阑、格兰棱镜和谐振腔，其特征是：激光泵浦光源、光阑、格兰棱镜和谐振腔依次排列在一起，谐振腔包括输入镜、BaTeMo2O9晶体、输出镜和滤波片，BaTeMo2O9晶体设置在输入镜与输出镜之间，滤波片设置在输出镜的外侧。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶绪堂，高泽亮，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：实用新型
国别省市：