專利名稱：半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻折疊諧振腔激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體激光泵浦固體激光技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種獲得和頻輸出的半導(dǎo)體激光泵浦固體激光器的新技術(shù)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光作為泵浦光源從端面聚焦或近貼耦合到激光增益介質(zhì)內(nèi)，可以與腔內(nèi)激發(fā)的基頻光模式很好的匹配。通過(guò)腔內(nèi)倍頻、和頻、差頻等非線性光學(xué)混頻效應(yīng)，可獲得其它波長(zhǎng)激光器。半導(dǎo)體激光泵浦固體激光器與傳統(tǒng)的燈泵浦激光器相比，具有高的轉(zhuǎn)換效率和好的光束質(zhì)量。目前半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)混頻激光器的主要應(yīng)用是腔內(nèi)倍頻激光器。該技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)倍頻紅、綠和藍(lán)光激光器的產(chǎn)品中。
和頻激光器中參與頻率變換的兩個(gè)基頻光具有不同的波長(zhǎng)，選擇確定切割的非線性晶體，可獲得和頻波長(zhǎng)輸出。圖1是具有兩個(gè)分臂和一個(gè)公用臂的復(fù)合型諧振腔的和頻激光器結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由半導(dǎo)體激光器1-1和1-8，光學(xué)耦合系統(tǒng)1-2和1-9，反射腔鏡1-3和1-10，增益介質(zhì)1-4和1-11，和束鏡1-12，和頻晶體1-5和輸出耦合鏡1-6組成；兩個(gè)單獨(dú)的臂與公共臂分別組成子諧振腔，產(chǎn)生兩個(gè)不同的波長(zhǎng)，在公共臂內(nèi)放置非線性晶體，通過(guò)和頻獲得新和頻波長(zhǎng)輸出。美國(guó)專利No.5.802.086提出圖2所示的采用一個(gè)直腔式諧振腔激光器的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由半導(dǎo)體激光器2-1，光學(xué)耦合系統(tǒng)2-2，反射腔鏡2-3，增益介質(zhì)2-4，和頻晶體2-5，輸出耦合鏡2-6組成，采用一塊具有兩個(gè)以上躍遷波長(zhǎng)的激光增益介質(zhì)，通過(guò)腔內(nèi)和頻，獲得新波長(zhǎng)輸出。
發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容為了解決背景技術(shù)如圖1所示采用復(fù)合諧振腔的和頻激光器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝調(diào)困難，穩(wěn)定性較差；圖2所示采用直腔式諧振腔的和頻激光器，所獲得的和頻光是單向輸出、效率低問(wèn)題，本發(fā)明的目的是將要提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的折疊式諧振腔、效率高、和頻光雙向輸出的半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻激光器。
本發(fā)明的原理與結(jié)構(gòu)如圖3所示，由半導(dǎo)體激光器、光學(xué)耦合系統(tǒng)、第一反射腔鏡、增益介質(zhì)、和頻晶體、輸出耦合鏡和第二反射腔鏡組成；由第一反射腔鏡、增益介質(zhì)、和頻晶體、輸出耦合鏡和第二反射腔鏡組成腔內(nèi)和頻、折疊式諧振腔；諧振腔由兩個(gè)臂組成，一個(gè)臂按第一反射腔鏡、增益介質(zhì)和輸出耦合鏡排列，另一個(gè)臂按輸出耦合鏡、和頻晶體和第二反射腔鏡排列，兩個(gè)臂在輸出耦合鏡處折疊，折疊角在10°到90°之間；增益介質(zhì)、和頻晶體和輸出耦合鏡放在激光諧振腔內(nèi)，選擇增益介質(zhì)不同的激光躍遷譜線為波長(zhǎng)λ1和波長(zhǎng)λ2；增益介質(zhì)產(chǎn)生的波長(zhǎng)λ1和波長(zhǎng)λ2基頻光束由輸出耦合鏡反射到和頻晶體內(nèi)，由和頻晶體的非線性相互作用，波長(zhǎng)為λ1和波長(zhǎng)λ2的基頻光通過(guò)和頻產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ3的第一部分和頻光，波長(zhǎng)為λ3第一部分和頻光通過(guò)第二反射腔鏡反射后進(jìn)入和頻晶體；未轉(zhuǎn)換的部分波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1的基頻光通過(guò)第二反射腔鏡反射到和頻晶體內(nèi)，由和頻晶體的非線性相互作用產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ3的第二部分和頻光，波長(zhǎng)λ3兩部分和頻光疊加后由輸出耦合鏡輸出到折疊式諧振腔外，得到一個(gè)波長(zhǎng)λ3和頻激光。
在第一反射腔鏡靠近光學(xué)耦合系統(tǒng)的表面鍍制泵浦光減反的介質(zhì)膜；在第一反射腔鏡靠近增益介質(zhì)的表面是平面或凹面，并在平面或凹面制備對(duì)泵浦光減反和波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1的基頻光高反的多層介質(zhì)膜。
在增益介質(zhì)的兩個(gè)通光面制備對(duì)波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1的基頻光減反的介質(zhì)膜。
在輸出耦合鏡的基頻光高反射面制備對(duì)波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1的基頻光高反，波長(zhǎng)為λ3的和頻光增透的多層介質(zhì)膜，在輸出耦合鏡的另一面制備對(duì)波長(zhǎng)λ3的和頻光的增透膜。
在和頻晶體的兩個(gè)通光面制備對(duì)波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1的基頻光高反和波長(zhǎng)λ3的和頻光三波長(zhǎng)減反的介質(zhì)膜。
在第二反射腔鏡的反射表面制備對(duì)波長(zhǎng)λ2、波長(zhǎng)λ1的基頻光和波長(zhǎng)λ3的和頻光三波長(zhǎng)高反的介質(zhì)膜。
把第一反射腔鏡直接制備在增益介質(zhì)的泵浦光入射面。
如圖5所示的半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻折疊諧振腔激光器，由半導(dǎo)體激光器、第一反射腔鏡、增益介質(zhì)、和頻晶體、輸出耦合鏡和第二反射腔鏡組成；由第一反射腔鏡、增益介質(zhì)、和頻晶體，輸出耦合鏡和第二反射腔鏡組成腔內(nèi)和頻、折疊式諧振腔；諧振腔由兩個(gè)臂組成，一個(gè)臂按第一反射腔鏡、增益介質(zhì)和輸出耦合鏡排列，另一個(gè)臂按輸出耦合鏡、和頻晶體和第二反射腔鏡排列，兩個(gè)臂在輸出耦合鏡處折疊，折疊角在10°到90°之間；第一反射腔鏡直接制備在增益介質(zhì)的泵浦光入射面，半導(dǎo)體激光器的泵浦光近貼耦合到增益介質(zhì)內(nèi)；增益介質(zhì)、和頻晶體和輸出耦合鏡放在激光諧振腔內(nèi)，選擇增益介質(zhì)不同的激光躍遷譜線為波長(zhǎng)λ1和波長(zhǎng)λ2；增益介質(zhì)產(chǎn)生的波長(zhǎng)λ1和波長(zhǎng)λ2基頻光束由輸出耦合鏡反射到和頻晶體內(nèi)，由和頻晶體的非線性相互作用，波長(zhǎng)為λ1和波長(zhǎng)λ2的基頻光通過(guò)和頻產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ3的第一部分和頻光，波長(zhǎng)為λ3第一部分和頻光通過(guò)第二反射腔鏡反射后進(jìn)入和頻晶體；未轉(zhuǎn)換的部分波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1的基頻光通過(guò)第二反射腔鏡反射到和頻晶體內(nèi)，由和頻晶體的非線性相互作用產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ3的第二部分和頻光，波長(zhǎng)λ3兩部分和頻光疊加后由輸出耦合鏡輸出到折疊式諧振腔外，得到一個(gè)波長(zhǎng)λ3和頻激光。
在和頻晶體上制備對(duì)波長(zhǎng)λ2、波長(zhǎng)λ1的基頻光和波長(zhǎng)λ3的和頻光三波長(zhǎng)高反的介質(zhì)膜。
其中波長(zhǎng)λ1、波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ3滿足和頻關(guān)系1/λ3＝1/λ2+1/λ1；和頻晶體按波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1的和頻位相匹配的方向切割，使波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1在和頻晶體中共線傳播時(shí)滿足位相匹配關(guān)系n3/λ3＝n2/λ2+n1/λ1，其中n3、n2和n1分別是波長(zhǎng)λ3、波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1在和頻晶體中傳播時(shí)的折射率。
第一反射腔鏡的膜系制備要求對(duì)波長(zhǎng)λ1和波長(zhǎng)λ2兩個(gè)波長(zhǎng)具有高反射率，同時(shí)對(duì)半導(dǎo)體激光器發(fā)出的泵浦波長(zhǎng)具有高透過(guò)率；輸出耦合鏡的膜系制備要求對(duì)λ1和波長(zhǎng)λ2的基頻光在激光入射角θ的方向上具有的高反射率，同時(shí)對(duì)和頻光的波長(zhǎng)λ3具有高透過(guò)率；第二反射腔鏡的膜系制備要求對(duì)波長(zhǎng)λ1、波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ3具有高反射率。
本發(fā)明的激光器工作時(shí)作為泵浦光源的半導(dǎo)體激光器發(fā)出泵浦光，被光學(xué)耦合部件耦合到激光增益介質(zhì)內(nèi)；當(dāng)半導(dǎo)體激光器發(fā)出的泵浦光功率超過(guò)諧振腔對(duì)波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1在諧振腔內(nèi)振蕩的閾值功率時(shí)，激光增益介質(zhì)產(chǎn)生了波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1等兩個(gè)不同波長(zhǎng)的基頻光，在第一反射腔鏡和第二反射腔鏡之間傳播振蕩，在激光增益介質(zhì)內(nèi)放大；當(dāng)基頻光通過(guò)和頻晶體時(shí)，通過(guò)非線性光學(xué)和頻相互作用，產(chǎn)生了不同于波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1的第三個(gè)波長(zhǎng)為λ3的和頻光。一個(gè)方向傳播的波長(zhǎng)為λ3的和頻光由第二反射腔鏡反射后再次通過(guò)和頻晶體，與另一方向傳播的波長(zhǎng)為λ3的和頻光組合后，通過(guò)輸出耦合鏡輸出到激光諧振腔外。且該諧振腔的結(jié)構(gòu)為圖3的折疊式諧振腔。
由于本發(fā)明采用折疊式諧振腔結(jié)構(gòu)，解決了圖1所示背景技術(shù)的復(fù)合式諧振腔帶來(lái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝調(diào)困難，穩(wěn)定性較差的問(wèn)題，使得本的發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝調(diào)容易，作為產(chǎn)品穩(wěn)定性好。
由于本發(fā)明采用折疊式諧振腔的結(jié)構(gòu)，解決了圖2所示的背景技術(shù)采用直腔式諧振腔的和頻激光器，所獲得的和頻光是單向輸出、效率低的問(wèn)題。本發(fā)明如圖3所示的和頻激光器具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)由于在折疊腔的兩個(gè)臂上可分別有束腰，經(jīng)過(guò)諧振腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可使其中一個(gè)束腰在激光增益介質(zhì)所在的臂內(nèi)，基模尺寸與入射的泵浦光模式優(yōu)化匹配，獲得最大的泵浦效率；使另一個(gè)臂的束腰在和頻晶體內(nèi)，并可在保持激光束的聚焦長(zhǎng)度與和頻晶體長(zhǎng)度匹配和激光功率密度不超過(guò)和頻晶體和其表面光學(xué)薄膜損傷閾值的情況下，有效的降低基頻光束腰，提高基頻光功率密度，獲得高的和頻效率；該結(jié)構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是基頻光雙向通過(guò)晶體產(chǎn)生的和頻光都可通過(guò)輸出耦合鏡單向輸出，增加了和頻光的利用率。為此，本發(fā)明可獲得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、折疊式諧振腔的和頻光雙向輸出的半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻激光器。


圖1是背景技術(shù)具有兩個(gè)子諧振腔的復(fù)合式諧振腔半導(dǎo)體激光泵浦和頻激光器結(jié)構(gòu)2是背景技術(shù)直腔式諧振腔半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻激光器結(jié)構(gòu)3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意4是入射面反射腔鏡直接制備在激光增益介質(zhì)上的半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻593.5nm，589nm和501nm激光器采用本發(fā)明的實(shí)施例四。
圖5是入射面反射腔鏡直接制備在激光增益介質(zhì)上，近貼耦合的半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻593.5nm，589nm和501nm激光器采用本發(fā)明實(shí)施例五。
圖6是反射腔鏡直接制備在和頻晶體上的半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻593.5nm，589nm和501nm激光器采用本發(fā)明的實(shí)施例六。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體激光器3-1，光學(xué)耦合系統(tǒng)3-2，第一反射腔鏡3-3，增益介質(zhì)3-4，和頻晶體3-5，輸出耦合鏡3-6和第二反射腔鏡3-7。
本發(fā)明的實(shí)施例一，與圖3類似其中半導(dǎo)體激光器3-1可采用半導(dǎo)體激光器列陣或采用半導(dǎo)體激光器，光學(xué)耦合系統(tǒng)3-2通常由球面鏡、非球面鏡、柱面鏡、自聚焦透鏡、光纖、棱鏡或二元光學(xué)透鏡等組成，諧振腔由兩個(gè)臂組成，一個(gè)臂按第一反射腔鏡3-3、增益介質(zhì)3-4和輸出耦合鏡3-6排列，另一個(gè)臂按輸出耦合鏡3-6、和頻晶體3-5和第二反射腔鏡3-7排列，兩個(gè)臂在輸出耦合鏡處折疊，其折疊角可選擇10°；第一反射腔鏡3-3的凹面制備對(duì)波長(zhǎng)1342nm和1064nm的反射率都大于99.5％，波長(zhǎng)808nm的透過(guò)率大于80％的多層介質(zhì)膜。第一反射鏡3-3的平面制備對(duì)波長(zhǎng)808nm的透過(guò)率大于99％的增透膜。增益介質(zhì)3-4采用Nd:YVO4激光晶體，其激光躍遷波長(zhǎng)為1342nm和1064nm，所對(duì)應(yīng)的能級(jí)躍遷分別為4F3/2到4I13/2和4F3/2到4I11/2。Nd:YVO4激光晶體的兩個(gè)通光面制備對(duì)1342nm和1064nm雙波長(zhǎng)增透膜，透過(guò)率大于99％。和頻晶體3-5為L(zhǎng)BO，KTP或其它非線性晶體，其中LBO和KTP分別按波長(zhǎng)1342nm和波長(zhǎng)1064nm的和頻I類相位匹配和II類相位匹配方向切割，該晶體的兩個(gè)通光面都制備對(duì)1342nm、1064nm和593.5nm的三波長(zhǎng)增透膜，透過(guò)率大于99％。輸出耦合鏡3-6的凹面制備對(duì)波長(zhǎng)1342nm和1064nm的反射率都大于99.5％，對(duì)波長(zhǎng)593.5nm的透過(guò)率大于80％的多層介質(zhì)膜。輸出耦合鏡3-6的平面制備對(duì)波長(zhǎng)593.5nm的透過(guò)率大于99％的增透膜。第二反射腔鏡3-7為凹面鏡或平面鏡，其凹面鏡的凹面或平面鏡的一個(gè)平面制備對(duì)波長(zhǎng)1342nm、1064nm和593.5nm等具有高反射率的多層介質(zhì)膜。其中對(duì)波長(zhǎng)1342nm和1064nm的反射率大于99.5％，對(duì)593.5nm的反射率大于95％。
當(dāng)半導(dǎo)體激光器或半導(dǎo)體激光器列陣3-1工作時(shí)，隨著泵浦功率的增加，在Nd:YVO4內(nèi)產(chǎn)生1342nm和1064nm的兩個(gè)波長(zhǎng)的基頻光，在諧振腔內(nèi)振蕩，通過(guò)LBO或KTP時(shí)，產(chǎn)生593.5nm黃色激光，由輸出耦合鏡3-6輸出。
本發(fā)明的實(shí)施例二與實(shí)施例一類似，折疊角可選擇10°；第一反射腔鏡3-3的平面制備對(duì)808nm的透過(guò)率大于99％增透膜。反射腔鏡3-3的凹面制備對(duì)波長(zhǎng)1319nm和1064nm的反射率都大于99.5％，對(duì)波長(zhǎng)808nm的透過(guò)率大于80％的多層介質(zhì)膜。增益介質(zhì)3-4采用為Nd:YAG激光晶體，其激光躍遷波長(zhǎng)為1319nm和1064nm，所對(duì)應(yīng)的能級(jí)躍遷分別為4F3/2到4I13/2和4F3/2到4I11/2。Nd:YAG激光晶體的兩個(gè)通光面制備對(duì)1319nm和1064nm雙波長(zhǎng)增透膜，透過(guò)率大于99％。和頻晶體3-5為L(zhǎng)BO或KTP非線性晶體，其中LBO和KTP分別按波長(zhǎng)1319nm和波長(zhǎng)1064nm的I類和頻位相匹配和II類和頻位相匹配方向切割，和頻晶體3-5的兩個(gè)通光面制備對(duì)1319nm、1064nm和589nm三波長(zhǎng)增透膜，透過(guò)率大于99％。輸出耦合鏡3-6的平面膜系制備要求對(duì)波長(zhǎng)589nm的透過(guò)率大于99％。輸出耦合鏡3-6的凹面膜系制備要求對(duì)波長(zhǎng)1319nm和1064nm的反射率都大于99.5％，對(duì)波長(zhǎng)589nm的透過(guò)率大于80％。反射腔鏡3-7的膜系制備要求對(duì)波長(zhǎng)1319nm、1064nm和589nm等三個(gè)波長(zhǎng)的高反膜。其中對(duì)波長(zhǎng)1319nm和1064nm的反射率大于99.5％，對(duì)589nm的反射率大于95％。
當(dāng)半導(dǎo)體激光器或半導(dǎo)體激光器列陣3-1工作時(shí)，589nm的黃色激光由輸出耦合鏡3-6輸出。
本發(fā)明的實(shí)施例三與實(shí)施例一類似，折疊角可選擇10°；反射腔鏡3-3的凹面制備對(duì)波長(zhǎng)946nm和1064nm的反射率都大于99.5％，對(duì)波長(zhǎng)808nm的透過(guò)率大于80％的多層介質(zhì)膜。反射鏡3-3的平面制備對(duì)808nm的透過(guò)率大于99％增透膜。激光晶體3-4采用Nd:YAG激光晶體的激光躍遷波長(zhǎng)為946nm和1064nm，所對(duì)應(yīng)的能級(jí)躍遷分別為4F3/2到4I9/2和4F3/2到4I11/2。Nd:YAG激光晶體的兩個(gè)通光面制備對(duì)946nm和1064nm雙波長(zhǎng)增透膜，透過(guò)率大于99％。和頻晶體3-5為L(zhǎng)BO或KTP非線性晶體，其中LBO和KTP分別按波長(zhǎng)946nm和波長(zhǎng)1064nm的I類和頻位相匹配和II類和頻位相匹配方向切割，和頻晶體3-5的兩個(gè)通光面制備對(duì)946nm、1064nm和501nm三波長(zhǎng)增透膜，透過(guò)率大于99％。輸出耦合鏡3-6的凹面膜系制備要求對(duì)波長(zhǎng)946nm和1064nm的反射率都大于99.5％，對(duì)波長(zhǎng)501nm的透過(guò)率大于80％。輸出耦合鏡3-6的平面膜系制備要求對(duì)波長(zhǎng)501nm的透過(guò)率大于99％。反射腔鏡3-7的膜系制備要求對(duì)波長(zhǎng)946nm、1064nm和501nm等三個(gè)波長(zhǎng)的高反膜。其中對(duì)波長(zhǎng)946nm和1064nm的反射率大于99.5％，對(duì)501nm的反射率大于95％。
當(dāng)半導(dǎo)體激光器或半導(dǎo)體激光器列陣3-1工作時(shí)，501nm的青色激光由輸出耦合鏡3-6輸出。
本發(fā)明實(shí)施例四如圖4所示，與實(shí)施例一，實(shí)施例二和實(shí)施例三類似，折疊角可選擇45°；是把第一反射腔鏡4-3直接鍍制在激光增益介質(zhì)4-4的泵浦光入射面。對(duì)應(yīng)于實(shí)施例一，Nd:YVO4激光增益介質(zhì)4-4的膜系要求為泵浦光入射面對(duì)波長(zhǎng)1342nm和1064nm的反射率都大于99.5％，對(duì)波長(zhǎng)808nm的透過(guò)率大于80％；另一面制備對(duì)1342nm和1064nm雙波長(zhǎng)增透膜，透過(guò)率大于99％。對(duì)應(yīng)于實(shí)施例二，Nd:YAG激光增益介質(zhì)4-4的膜系要求為泵浦光入射面對(duì)波長(zhǎng)1319nm和波長(zhǎng)1064nm的反射率都大于99.5％，對(duì)波長(zhǎng)808nm的透過(guò)率大于80％；另一面對(duì)1319nm和1064nm雙波長(zhǎng)增透膜，透過(guò)率大于99％。對(duì)應(yīng)于實(shí)施例三，Nd:YAG激光增益介質(zhì)4-4的膜系要求為泵浦光入射面對(duì)波長(zhǎng)946nm和波長(zhǎng)1064nm的反射率都大于99.5％，對(duì)波長(zhǎng)808nm的透過(guò)率大于80％；另一面對(duì)946nm和1064nm雙波長(zhǎng)增透膜，透過(guò)率大于99％。
本發(fā)明實(shí)施例五如圖5所示，與實(shí)施例三類似，是把光學(xué)耦合系統(tǒng)去掉，并使半導(dǎo)體激光器的發(fā)光點(diǎn)靠近激光增益介質(zhì)5-4，直接把泵浦光近貼耦合到激光增益介質(zhì)5-4內(nèi)。其中半導(dǎo)體激光器的發(fā)光點(diǎn)到激光增益介質(zhì)5-4的右平面或球面的距離小于6微米。折疊角可選擇90°。
本發(fā)明實(shí)施例六如圖6所示，與實(shí)施例一，實(shí)施例二和實(shí)施例三類似，只是把第二反射鏡6-7直接制備在和頻晶體6-5上，在和頻晶體6-5的高反射面直接制備對(duì)波長(zhǎng)1342nm、1064nm和593.5nm(對(duì)應(yīng)于實(shí)施例一)或波長(zhǎng)1319nm、1064nm和589nm(對(duì)應(yīng)于實(shí)施例二)等三個(gè)波長(zhǎng)的高反射膜或波長(zhǎng)946nm、1064nm和501nm(對(duì)應(yīng)于實(shí)施例三)等三個(gè)波長(zhǎng)的高反射膜，另一面的膜系不變。折疊角可選擇30°。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻折疊諧振腔激光器，由半導(dǎo)體激光器(3-1)、光學(xué)耦合系統(tǒng)(3-2)、由第一反射腔鏡(3-3)、增益介質(zhì)(3-4)、和頻晶體(3-5)、輸出耦合鏡(3-6)和第二反射腔鏡(3-7)組成，其特征在于由第一反射腔鏡(3-3)、增益介質(zhì)(3-4)、和頻晶體(3-5)、輸出耦合鏡(3-6)和第二反射腔鏡(3-7)組成腔內(nèi)和頻、折疊式諧振腔；諧振腔由兩個(gè)臂組成，一個(gè)臂按第一反射腔鏡(3-3)、增益介質(zhì)(3-4)和輸出耦合鏡(3-6)排列，另一個(gè)臂按輸出耦合鏡(3-6)、和頻晶體(3-5)和第二反射腔鏡(3-7)排列，兩個(gè)臂在輸出耦合鏡(3-6)處折疊，折疊角在10°到90°之間；增益介質(zhì)(3-4)、和頻晶體(3-5)和輸出耦合鏡(3-6)放在激光諧振腔內(nèi)，選擇增益介質(zhì)(3-4)不同的激光躍遷譜線為波長(zhǎng)λ1和波長(zhǎng)λ2；增益介質(zhì)(3-4)產(chǎn)生的波長(zhǎng)λ1和波長(zhǎng)λ2基頻光束由輸出耦合鏡(3-6)反射到和頻晶體(3-5)內(nèi)；由和頻晶體(3-5)的非線性相互作用，波長(zhǎng)為λ1和波長(zhǎng)λ2的基頻光通過(guò)和頻轉(zhuǎn)換產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ3的第一部分和頻光，波長(zhǎng)為λ3第一部分和頻光通過(guò)第二反射腔鏡(3-7)反射后進(jìn)入和頻晶體(3-5)；未轉(zhuǎn)換的部分波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1的基頻光通過(guò)第二反射腔鏡(3-7)反射到和頻晶體(3-5)內(nèi)，由和頻晶體(3-5)的非線性相互作用產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ3的第二部分和頻光，波長(zhǎng)λ3兩部分和頻光疊加后由輸出耦合鏡(3-6)輸出到折疊式諧振腔外，得到一個(gè)波長(zhǎng)λ3和頻激光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻折疊諧振腔激光器，其特征在于在第一反射腔鏡(3-3)靠近光學(xué)耦合系統(tǒng)(3-2)的表面鍍制泵浦光減反的介質(zhì)膜；在第一反射腔鏡(3-3)靠近增益介質(zhì)(3-4)的表面是平面或凹面，并在平面或凹面制備對(duì)泵浦光減反和波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1的基頻光高反的多層介質(zhì)膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻折疊諧振腔激光器，其特征在于在增益介質(zhì)(3-4)的兩個(gè)通光面制備對(duì)波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1的基頻光減反的介質(zhì)膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻折疊諧振腔激光器，其特征在于在輸出耦合鏡(3-6)的基頻光高反射面制備對(duì)波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1的基頻光高反，波長(zhǎng)為λ3的和頻光增透的多層介質(zhì)膜，在輸出耦合鏡(3-6)的另一面制備對(duì)波長(zhǎng)λ3的和頻光的增透膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻折疊諧振腔激光器，其特征在于在和頻晶體(3-5)的兩個(gè)通光面制備對(duì)波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1的基頻光高反和波長(zhǎng)λ3的和頻光三波長(zhǎng)減反的介質(zhì)膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻折疊諧振腔激光器，其特征在于在第二反射腔鏡(3-7)的反射表面制備對(duì)波長(zhǎng)λ2、波長(zhǎng)λ1的基頻光和波長(zhǎng)λ3的和頻光三波長(zhǎng)高反的介質(zhì)膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻折疊諧振腔激光器，其特征在于把第一反射腔鏡(4-3)直接制備在增益介質(zhì)(4-4)的泵浦光入射面。
8.半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻折疊諧振腔激光器，由半導(dǎo)體激光器(5-1)、第一反射腔鏡(5-3)、增益介質(zhì)(5-4)、和頻晶體(5-5)、輸出耦合鏡(5-6)和第二反射腔鏡(5-7)組成；其特征在于由第一反射腔鏡(5-3)、增益介質(zhì)(5-4)、和頻晶體(5-5)，輸出耦合鏡(5-6)和第二反射腔鏡(5-7)組成腔內(nèi)和頻、折疊式諧振腔；諧振腔由兩個(gè)臂組成，一個(gè)臂按第一反射腔鏡(5-3)、增益介質(zhì)(5-4)和輸出耦合鏡(5-6)排列，另一個(gè)臂按輸出耦合鏡(5-6)、和頻晶體(5-5)和第二反射腔鏡(5-7)排列，兩個(gè)臂在輸出耦合鏡(5-6)處折疊，折疊角在10°到90°之間。第一反射腔鏡(5-3)直接制備在增益介質(zhì)(5-4)的泵浦光入射面，半導(dǎo)體激光器(5-1)的泵浦光近貼耦合到增益介質(zhì)(5-4)內(nèi)；增益介質(zhì)(5-4)、和頻晶體(5-5)和輸出耦合鏡(5-6)放在激光諧振腔內(nèi)，選擇增益介質(zhì)(5-4)不同的激光躍遷譜線為波長(zhǎng)λ1和波長(zhǎng)λ2；增益介質(zhì)(5-4)產(chǎn)生的波長(zhǎng)λ1和波長(zhǎng)λ2基頻光束由輸出耦合鏡(5-6)反射到和頻晶體(5-5)內(nèi)，由和頻晶體(5-5)的非線性相互作用，波長(zhǎng)為λ1和波長(zhǎng)λ2的基頻光通過(guò)和頻產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ3的第一部分和頻光，波長(zhǎng)為λ3第一部分和頻光通過(guò)第二反射腔鏡(5-7)反射后進(jìn)入和頻晶體(5-5)；未轉(zhuǎn)換的部分波長(zhǎng)λ2和波長(zhǎng)λ1的基頻光通過(guò)第二反射腔鏡(5-7)反射到和頻晶體(5-5)內(nèi)，由和頻晶體(5-5)的非線性相互作用產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ3的第二部分和頻光，波長(zhǎng)λ3兩部分和頻光疊加后由輸出耦合鏡(5-6)輸出到折疊式諧振腔外，得到一個(gè)波長(zhǎng)λ3和頻激光。
9.根據(jù)權(quán)利要求1和8所述的半導(dǎo)體激光泵浦腔內(nèi)和頻折疊諧振腔激光器，其特征在于在和頻晶體(6-5)上制備對(duì)波長(zhǎng)λ2、波長(zhǎng)λ1的基頻光和波長(zhǎng)λ3的和頻光三波長(zhǎng)高反的介質(zhì)膜。
全文摘要
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體激光泵浦同體激光器，由半導(dǎo)體激光器3－1、光學(xué)耦合系統(tǒng)3－2、反射腔鏡3－3、增益介質(zhì)3－4、和頻晶體3－5、輸出耦合鏡3－6和反射腔鏡3－7組成。增益介質(zhì)3－4在半導(dǎo)體激光器3－1的泵浦下，產(chǎn)生波長(zhǎng)λ
文檔編號(hào)H01S3/08GK1707878SQ20041001091
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2004年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月8日
發(fā)明者檀慧明, 高蘭蘭, 呂彥飛 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所