專利名稱：耦合腔自拉曼倍頻全固體黃光激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體激光器，特別是一種耦合腔自拉曼倍頻全固體黃光激光器。
背景技術(shù)：
激光技術(shù)是二十世紀(jì)的重大發(fā)明之一，現(xiàn)已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、信息處理、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事、文化教育以及科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域。隨著半導(dǎo)體激光二極管技術(shù)的重大突破，固體激光器得到強(qiáng)勁的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷地?cái)U(kuò)展。利用LD泵浦的全固體激光器是一種高效、穩(wěn)定、、光束質(zhì)量好、長(zhǎng)壽命、結(jié)構(gòu)緊湊的第二代新型固體激光器，已成為激光學(xué)科的重點(diǎn)發(fā)展方向之一，在空間通訊，光纖通信，大氣研究，環(huán)境科學(xué)，醫(yī)療器械，光學(xué)圖象處理，激光打印機(jī)等高科技領(lǐng)域有著獨(dú)具特色的應(yīng)用前景。
黃光波段的激光可以治療皮膚血管瘤、鮮紅斑痣、毛細(xì)血管擴(kuò)張、酒渣鼻及蜘蛛痣等，在激光醫(yī)療領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。黃光激光可以作為鈉信標(biāo)光源，在軍事、氣象領(lǐng)域有重要應(yīng)用。黃光激光器在光譜學(xué)、信息存儲(chǔ)、激光雷達(dá)等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。目前，由LD泵浦的全固化激光器通過(guò)腔內(nèi)倍頻產(chǎn)生紅光、綠光、藍(lán)光的研究已經(jīng)比較成熟，但是，用LD泵浦的微型激光器產(chǎn)生黃光波段的激光比以上幾個(gè)波段都困難，這是因?yàn)楫?dāng)前的激活離子沒(méi)有足夠大受激發(fā)射截面的譜線使得可以通過(guò)直接倍頻產(chǎn)生黃光。
目前，國(guó)外已經(jīng)有關(guān)于固體黃光激光器的報(bào)道。他們主要采用兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)一是采用將兩束光和頻的方法(Intracavity sum-frequency generation of 3.23Wcontinuous-wave yellow light in an Nd:YAG laser，《Optics Communications》，Vol.255，2005，248-252)，二是使用倍頻拉曼光的技術(shù)。和頻的方法具有體積大，功率低，轉(zhuǎn)換效率差，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，難以實(shí)現(xiàn)等缺點(diǎn)；倍頻拉曼光的方法比和頻的方法簡(jiǎn)單，但是目前世界上多是采用腔外倍頻拉曼光的方法(Low threshold，diode end-pumped Nd3+:GdVO4self-Ramanlaser，《Optical Materials》，Vol.29，2007，1817-1820)和腔內(nèi)倍頻連續(xù)拉曼光的方法(Efficient all-solid-state yellow laser source producing 1.2-W average power，《Optics Letters》，Vol.24，1999，1490-1492；All-solid-state 704mW continuous-waveyellow source based on an intracavity，frequency-doubled crystalline Raman laser，《Optics Letters》，Vol.32，2007，1114-1116)。腔外倍頻拉曼光的方法由于腔外拉曼光的功率低導(dǎo)致倍頻效率差，輸出的黃光功率低；而腔內(nèi)倍頻連續(xù)拉曼光的方法則由于基頻光的峰值功率低，轉(zhuǎn)換成拉曼光的效率差，也不能獲得高功率的黃光輸出。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，以實(shí)現(xiàn)體積小、成本低、功率高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的黃光激光器，本發(fā)明提供一種耦合腔自拉曼倍頻全固體黃光激光器。
一種耦合腔自拉曼倍頻全固體黃光激光器，包括激光二極管(LD)泵浦源、諧振腔，諧振腔由后腔鏡、耦合鏡和輸出鏡組成，其特征在于諧振腔中的后腔鏡和耦合鏡中間放置自拉曼晶體和調(diào)Q裝置，耦合鏡和輸出鏡中放置倍頻晶體；自拉曼晶體、調(diào)Q裝置和倍頻晶體均由冷卻裝置對(duì)其進(jìn)行溫度控制；由激光二極管LD泵浦源產(chǎn)生的泵浦光耦合進(jìn)入自拉曼晶體并轉(zhuǎn)換成基頻光，同時(shí)由于自拉曼晶體的拉曼效應(yīng)轉(zhuǎn)換為拉曼光，拉曼光在倍頻晶體中完成倍頻過(guò)程，產(chǎn)生黃光并由輸出鏡輸出。
所述的激光二極管LD泵浦源可以是LD端面泵浦源，它包括驅(qū)動(dòng)電源、激光二極管、冷卻裝置、光纖和耦合透鏡組；也可以是LD側(cè)面泵浦源，它包括驅(qū)動(dòng)電源、LD側(cè)面泵浦模塊、冷卻裝置。
所述的諧振腔在LD端面泵浦情況下腔內(nèi)的調(diào)Q開(kāi)關(guān)、自拉曼晶體的相對(duì)位置可相互調(diào)換；在LD側(cè)面泵浦情況下諧振腔內(nèi)的側(cè)面泵浦模塊及自拉曼晶體和調(diào)Q開(kāi)關(guān)的相對(duì)位置可相互調(diào)換。
所述的自拉曼晶體可以是摻釹(Nd)或摻鐿(Yb)的下列晶體的一種鎢酸鹽類(KGd(WO4)2，BaWO4，SrWO4，Pb(WO4)2、KLu(WO4)2等)、釩酸鹽類(YVO4，GdVO4等)、硝酸鹽類(Ba(NO3)2等)、碘酸鹽類(LiIO3等)；也可以是鍵合晶體釩酸釔/摻釹釩酸釔(YVO4/Nd:YVO4)。
所述的自拉曼晶體的摻雜濃度當(dāng)摻釹時(shí)為0.05-at.％至3-at.％；摻鐿時(shí)為0.05-at.％至10-at.％。
所述的自拉曼晶體在LD端面泵浦情況下，其兩個(gè)端面均鍍有泵浦光波段及1000nm-1200nm波段的增透膜；在LD側(cè)面泵浦情況下，其兩個(gè)端面均鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜。
所述的調(diào)Q裝置可以是電光調(diào)Q裝置、聲光調(diào)Q裝置和可飽和吸收體被動(dòng)調(diào)Q裝置中的一種；聲光調(diào)Q裝置由射頻輸入裝置和調(diào)Q晶體組成，調(diào)Q晶體的兩端面均鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜；調(diào)制頻率為1-50KHz，通過(guò)輸入射頻波改變調(diào)Q晶體的密度，來(lái)實(shí)現(xiàn)周期性改變激光諧振腔閾值的目的，起到調(diào)Q開(kāi)關(guān)作用；電光調(diào)Q裝置由電光晶體和驅(qū)動(dòng)電源組成，利用晶體的電光效應(yīng)，對(duì)通過(guò)其中的激光的相位產(chǎn)生調(diào)制，進(jìn)而改變偏振態(tài)，完成開(kāi)、關(guān)門過(guò)程；可飽和吸收體是利用材料的激發(fā)、躍遷特性，受激吸收時(shí)關(guān)門、向下躍遷時(shí)開(kāi)門，以此完成對(duì)激光的開(kāi)、關(guān)門控制。
所述的冷卻裝置有兩種方式循環(huán)水冷卻——晶體側(cè)面均用帶有管道的金屬塊包住，金屬塊的管道內(nèi)持續(xù)通有循環(huán)冷卻水，用來(lái)給晶體降低溫度；半導(dǎo)體制冷——晶體側(cè)面被半導(dǎo)體制冷塊包圍。
所述的倍頻晶體可以是磷酸鈦氧鉀KTP、三硼酸鋰LBO等；倍頻晶體的兩端鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜。倍頻晶體可根據(jù)相位匹配及其他需要沿不同方向和角度切割，這樣可以有效的改善激光器的性能，提高激光器的輸出功率。
所述的諧振腔內(nèi)的后腔鏡在LD端面泵浦時(shí)鍍有泵浦光波長(zhǎng)的增透膜和對(duì)1000nm-1200nm波段的反射率大于90％的反射膜；在LD側(cè)面泵浦時(shí)鍍有對(duì)1000nm-1200nm波段的反射率大于90％的反射膜；耦合鏡的兩端面均鍍有在1000nm-1200nm波段透過(guò)率大于80％的透射膜，并且其前端面還鍍有對(duì)590nm波長(zhǎng)附近反射率大于90％的反射膜(離輸出鏡近的一端為前端面)；輸出鏡鍍有在1000nm-1200nm波段反射率大于90％的反射膜，并且該膜對(duì)590nm附近的黃光具有透過(guò)范圍大于80％的透射率。
所述的諧振腔的腔長(zhǎng)為5cm-50cm，諧振腔的后腔鏡和輸出鏡的曲率半徑可根據(jù)實(shí)際情況選擇。
本發(fā)明中的所有晶體的長(zhǎng)度均可以根據(jù)具體要求進(jìn)行選?。痪w的端面形狀和面積可以根據(jù)光束截面的面積來(lái)確定。
由于拉曼效應(yīng)為三階的非線性效應(yīng)，需要基頻光具有較高的峰值功率，所以我們?cè)诩す馄髦惺褂谜{(diào)Q裝置，這樣可以增加基頻光的峰值功率，從而提高基頻光到拉曼光的轉(zhuǎn)換效率，有效的改善了激光器的性能。通過(guò)采用調(diào)Q技術(shù)并在腔內(nèi)使用倍頻晶體倍頻拉曼光，獲得了高功率的黃光輸出。該類激光器能有效的壓縮黃光激光器體積，能充分利用基頻調(diào)Q脈沖的高的峰值功率和腔內(nèi)拉曼光高的功率密度，提高了激光器的穩(wěn)定性，降低了成本，并具有高的平均輸出功率和轉(zhuǎn)換效率。
激光器的工作流程如下LD泵浦系統(tǒng)發(fā)出的泵浦光耦合進(jìn)入自拉曼晶體，當(dāng)調(diào)Q裝置的調(diào)Q開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，泵浦光轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)粒子存儲(chǔ)起來(lái)；當(dāng)Q開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，積攢的大量反轉(zhuǎn)粒子瞬間通過(guò)受激輻射轉(zhuǎn)為基頻光，同時(shí)由于自拉曼晶體的拉曼效應(yīng)，基頻光在自拉曼晶體出轉(zhuǎn)換為拉曼光；拉曼光在倍頻晶體處完成倍頻過(guò)程轉(zhuǎn)為黃光，并由輸出鏡輸出。
本發(fā)明使用一塊自拉曼晶體既做激光增益介質(zhì)又做拉曼介質(zhì)，采用耦合腔型自拉曼的方法，采用了調(diào)Q技術(shù)，并在腔內(nèi)使用倍頻晶體倍頻拉曼光，充分利用了基頻調(diào)Q脈沖的高峰值功率和腔內(nèi)拉曼光的高功率密度，并利用折疊腔提高了倍頻效率，獲得了黃色激光，改善了激光器的性能，成功解決了上述激光器的各種缺點(diǎn)，提供了一種新的小體積，穩(wěn)定性好的全固體黃光激光器。本發(fā)明激光器與背景技術(shù)中的相比具有更高的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率，并且體積小、性能穩(wěn)定、成本低。


圖1是本發(fā)明激光器LD端面泵浦源的光路結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明激光器LD側(cè)面泵浦源的光路結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1.激光二極管，2.光纖，3.耦合透鏡，4.后腔鏡，5.自拉曼晶體，6.調(diào)Q裝置，7.耦合鏡，8.倍頻晶體，9.輸出鏡，10.LD側(cè)面泵浦模塊，11.冷卻裝置。
具體實(shí)施例方式 實(shí)施例1 本發(fā)明實(shí)施例1如圖1所示，包括激光二極管LD端面泵浦源、諧振腔；諧振腔由后腔鏡4、耦合鏡7和輸出鏡9組成，自拉曼介質(zhì)5選摻釹釩酸釓Nd:GdV04晶體，調(diào)Q裝置6為聲光調(diào)Q裝置，倍頻晶體8選用磷酸鈦氧鉀KTP晶體。后腔鏡和耦合鏡中依次放置自拉曼介質(zhì)5和聲光調(diào)Q裝置6，耦合鏡和輸出鏡中放置倍頻晶體8磷酸鈦氧鉀KTP晶體；自拉曼晶體5、聲光調(diào)Q裝置6和倍頻晶體8側(cè)面均用帶有管道的金屬塊圍住，金屬塊內(nèi)的管道持續(xù)通有循環(huán)冷卻水，用來(lái)給晶體降低溫度。
泵浦源包括激光二極管1、光纖2和耦合透鏡3，泵浦光經(jīng)光纖2和耦合透鏡3進(jìn)入諧振腔；泵浦源的輸出波長(zhǎng)為808nm，最大泵浦功率為30W，光纖的纖芯半徑為400μm，數(shù)值孔徑為0.22。
諧振腔的腔長(zhǎng)為14cm。
自拉曼晶體5摻釹釩酸釓Nd:GdVO4晶體，尺寸為3×3×15mm3，摻雜濃度為0.2-at.％，沿物理學(xué)定義的c軸方向切割，晶體的兩端面均鍍有808nm和1000nm-1200nm波段的增透膜(透過(guò)率大于99.8％)；作用是產(chǎn)生基頻光并通過(guò)受激拉曼散射的作用將基頻光轉(zhuǎn)換為拉曼光。
聲光調(diào)Q裝置6由射頻輸入裝置和調(diào)Q晶體組成，調(diào)Q晶體的長(zhǎng)度為35mm，兩端面均鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜(透過(guò)率大于99.8％)；調(diào)制頻率為15KHz，通過(guò)輸入射頻波改變調(diào)Q晶體的密度，來(lái)實(shí)現(xiàn)周期性改變激光諧振腔閾值的目的，起到調(diào)Q開(kāi)關(guān)作用。
倍頻晶體8磷酸鈦氧鉀KTP晶體，尺寸為3×3×6mm3，晶體的兩端面均鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜(透過(guò)率大于99.8％)，并且對(duì)587nm波長(zhǎng)的光高透(透過(guò)率大于92％)；為了滿足晶體在20度時(shí)的相位匹配條件，我們將KTP晶體沿θ＝68.7度，φ＝0度角度切割。
后腔鏡4為凹面鏡，曲率半徑為3000mm，鍍有808nm波長(zhǎng)的增透膜和1000nm-1200nm波段的高反膜(反射率大于99.5％)。
輸出鏡9為平鏡，鍍有1000nm-1200nm波長(zhǎng)的高反膜(對(duì)1064nm波長(zhǎng)的反射率R＞99.8％，對(duì)1180nm波長(zhǎng)的反射率R＝90.8％)，并且該膜對(duì)波長(zhǎng)為590nm的光高透(T＝90％)。
耦合鏡7為平鏡，兩端面均鍍有1000nm-1200nm波長(zhǎng)的高透膜(對(duì)1064nm波長(zhǎng)的透射率T＞99.8％，對(duì)1180nm波長(zhǎng)的透射率T＝95％)，并且前端面還鍍有590nm波長(zhǎng)的高反膜(離輸出鏡近的一端為前端面，反射率R＝96％)。
激光器的工作流程激光二極管1發(fā)出808nm波長(zhǎng)的泵浦光經(jīng)光纖2和耦合透鏡3進(jìn)入摻釹釩酸釓Nd:GdVO4晶體中，當(dāng)聲光調(diào)Q開(kāi)關(guān)6關(guān)閉時(shí)，泵浦光轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)粒子存儲(chǔ)起來(lái)；當(dāng)Q開(kāi)光打開(kāi)時(shí)，積攢的大量反轉(zhuǎn)粒子通過(guò)受激輻射瞬間轉(zhuǎn)為1063nm基頻光；具有較高峰值功率的基頻光在摻釹釩酸釓Nd:GdVO4晶體處，由于受激拉曼散射的作用轉(zhuǎn)為1173nm拉曼光，在KTP倍頻晶體8處由于倍頻效應(yīng)轉(zhuǎn)換為587nm黃光，并由輸出鏡9輸出。
實(shí)施例2 本發(fā)明實(shí)施例2如圖2所示，包括激光二極管LD側(cè)面泵浦模塊10、諧振腔；諧振腔由后腔鏡4、耦合鏡7和輸出鏡9組成，自拉曼晶體5為摻釹鎢酸鋇Nd:BaWO4晶體，調(diào)Q裝置6是聲光調(diào)Q裝置，倍頻晶體8選用磷酸鈦氧鉀KTP晶體。后腔鏡和耦合鏡中放置LD側(cè)面泵浦模塊10及自拉曼晶體5和聲光調(diào)Q裝置6，耦合鏡7和輸出鏡9中放置倍頻晶體8；上述晶體側(cè)面均用帶有管道的金屬塊圍住，金屬塊內(nèi)的管道持續(xù)通有循環(huán)冷卻水，用來(lái)給晶體降低溫度。
所述的激光二極管LD側(cè)面泵浦模塊10是由波長(zhǎng)為808nm附近的LD側(cè)泵激光頭(最高功率180W)、驅(qū)動(dòng)電源和水冷箱組成的。
諧振腔的腔長(zhǎng)為15cm。
自拉曼晶體5摻釹鎢酸鋇Nd:BaWO4晶體，尺寸為5×5×46.6mm3，摻雜濃度為1-at.％，兩個(gè)端面均鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜(透過(guò)率大于99.8％)。
聲光調(diào)Q裝置6由射頻輸入裝置和調(diào)Q晶體組成，調(diào)Q晶體的長(zhǎng)度為35mm，兩端面均鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜(透過(guò)率大于99.8％)；調(diào)制頻率為10KHz，通過(guò)輸入射頻波改變調(diào)Q晶體的密度，來(lái)實(shí)現(xiàn)周期性改變激光諧振腔閾值的目的，起到調(diào)Q開(kāi)關(guān)作用。
倍頻晶體8磷酸鈦氧鉀KTP晶體，尺寸為3×3×6mm3，晶體的兩端面均鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜(透過(guò)率大于99.8％)，并且對(duì)587nm波長(zhǎng)的光高透(透過(guò)率大于92％)；為了滿足晶體在溫度為20度時(shí)的相位匹配條件，我們將KTP晶體沿θ＝68.7度，φ＝0度角度切割。
后腔鏡4為薄凸透鏡，曲率半徑為800mm，鍍有1000nm-1200nm波段的高反膜(反射率大于99.5％)。
輸出鏡9為平鏡，鍍有1000nm-1200nm波長(zhǎng)的高反膜(對(duì)1064nm波長(zhǎng)的反射率R＞99.8％，對(duì)1180nm波長(zhǎng)的反射率R＝90.8％)，并且該膜對(duì)波長(zhǎng)為590nm的光高透(T＝90％)。
耦合鏡7為平鏡，兩端面均鍍有1000nm-1200nm波長(zhǎng)的高透膜(對(duì)1064nm波長(zhǎng)的透射率T＞99.8％，對(duì)1180nm波長(zhǎng)的透射率T＝95％)，并且前端面還鍍有590nm波長(zhǎng)的高反膜(離輸出鏡近的一端為前端面，反射率R＝96.5％)。
激光器的工作流程LD側(cè)面泵浦源發(fā)出808nm波長(zhǎng)的泵浦光耦合進(jìn)入摻釹鎢酸鋇Nd:BaWO4晶體中，當(dāng)聲光調(diào)Q開(kāi)關(guān)6關(guān)閉時(shí)，泵浦光轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)粒子存儲(chǔ)起來(lái)；當(dāng)Q開(kāi)光打開(kāi)時(shí)，積攢的大量反轉(zhuǎn)粒子通過(guò)受激輻射瞬間轉(zhuǎn)為1064nm基頻光；具有較高峰值功率的基頻光在自拉曼晶體處由于受激拉曼散射的作用轉(zhuǎn)為1180nm拉曼光，在KTP倍頻晶體798處由于倍頻效應(yīng)轉(zhuǎn)換為590nm黃光，并由輸出鏡9輸出。
實(shí)施例3 與實(shí)施例1相同，只是所述的自拉曼晶體5為摻釹釩酸釔Nd:YVO4晶體，尺寸為3×3×15mm3，沿物理學(xué)定義的c軸方向切割，晶體的兩端面均鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜(透過(guò)率大于99.8％)，晶體摻雜濃度為1.2-at.％。后腔鏡4和耦合鏡7中依次放置聲光調(diào)Q裝置6和自拉曼晶體5，耦合鏡7和輸出鏡9中放置倍頻晶體8磷酸鈦氧鉀KTP晶體，諧振腔的腔長(zhǎng)為13cm。
實(shí)施例4 與實(shí)施例1相同，只是所述的自拉曼晶體5為摻釹鎢酸镥鉀Nd:KLu(WO4)2晶體，尺寸為3×3×16mm3，晶體的兩端面均鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜(透過(guò)率大于99.8％)，晶體的摻雜濃度為2-at.％；后腔鏡4和耦合鏡7中依次放置自拉曼晶體5和聲光調(diào)Q裝置6，耦合鏡7和輸出鏡9中放置倍頻晶體8磷酸鈦氧鉀KTP晶體，諧振腔的腔長(zhǎng)為15cm。
實(shí)施例5 與實(shí)施例1相同，只是所述的自拉曼晶體5為摻釹鎢酸鍶Nd:SrWO4晶體，尺寸為4×4×35mm3，晶體的摻雜濃度為0.8-at.％，晶體的兩端面均鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜(透過(guò)率大于99.8％)。后腔鏡4和耦合鏡7中依次放置自拉曼晶體5和聲光調(diào)Q裝置6，耦合鏡7和輸出鏡9中放置倍頻晶體8三硼酸鋰LBO晶體，諧振腔的腔長(zhǎng)為16cm。調(diào)Q開(kāi)關(guān)為聲光調(diào)Q，調(diào)制頻率為20KHz。
實(shí)施例6 與實(shí)施例1相同，只是所述的自拉曼晶體6為摻釹鎢酸鉛Nd:PbWO4晶體，尺寸為3×3×16mm3，晶體的兩端面均鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜(透過(guò)率大于99.8％)，晶體的摻雜濃度為1.8-at.％。調(diào)Q裝置6為Cr4+:YAG可飽和吸收體被動(dòng)Q開(kāi)關(guān)，其小信號(hào)透過(guò)率為90％，晶體的兩端面均鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜(透過(guò)率大于99.8％)；后腔鏡4和耦合鏡7中依次放置自拉曼晶體5和聲光調(diào)Q裝置6，耦合鏡7和輸出鏡9中放置倍頻晶體8磷酸鈦氧鉀KTP晶體，諧振腔的腔長(zhǎng)為13cm。
實(shí)施例7 與實(shí)施例2相同，只是所述的自拉曼晶體5為摻釹鎢酸釓鉀Nd:KGd(WO4)2晶體，尺寸為4×4×35mm3，晶體的兩端面均鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜(透過(guò)率大于99.8％)，晶體的摻雜濃度為1.5-at.％；所述的倍頻晶體8為三硼酸鋰LBO晶體，晶體的兩端面均鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜(透過(guò)率大于99.8％)。后腔鏡4和耦合鏡7中依次放置聲光調(diào)Q裝置6和LD側(cè)面泵浦模塊10及自拉曼晶體5，耦合鏡7和輸出鏡9中放置倍頻晶體8磷酸鈦氧鉀KTP晶體，諧振腔的腔長(zhǎng)為16cm。調(diào)Q開(kāi)關(guān)為聲光調(diào)Q，調(diào)制頻率為10KHz。
實(shí)施例8 與實(shí)施例1相同，只是所述的自拉曼晶體5是鍵合摻釹釩酸釔(YVO4/Nd:YVO4)，其摻雜濃度為0.5％，尺寸為3mm×3mm×3mm(YVO4)+3mm×3mm×8mm(Nd:YVO4)，晶體的兩端面均鍍有808nm波長(zhǎng)和1000nm-1200nm波段的增透膜(透過(guò)率大于99.8％)。后腔鏡4和耦合鏡7中依次放置自拉曼晶體5和聲光調(diào)Q裝置6，耦合鏡7和輸出鏡9中放置倍頻晶體8磷酸鈦氧鉀KTP晶體，諧振腔的腔長(zhǎng)為16cm。
實(shí)例9 與實(shí)施例1相同，只是所述的自拉曼晶體5為摻鐿釩酸釓Yb:6dVO4晶體，尺寸為5×5×1mm3，摻雜濃度為3-at.％；晶體的兩端面均鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜(透過(guò)率大于99.8％)；泵浦源的輸出波長(zhǎng)為940nm，光纖的纖芯半徑為100μm。后腔鏡4和耦合鏡7中依次放置自拉曼晶體5和聲光調(diào)Q裝置6，耦合鏡7和輸出鏡9中放置倍頻晶體8磷酸鈦氧鉀KTP晶體，諧振腔的腔長(zhǎng)為18cm。
上述九個(gè)實(shí)施例中的所有晶體均經(jīng)過(guò)水冷卻裝置11控溫，水溫為20度。
權(quán)利要求
1.一種耦合腔自拉曼倍頻全固體黃光激光器，包括諧振腔、激光二極管泵浦源，諧振腔由后腔鏡、耦合鏡和輸出鏡組成，其特征在于諧振腔中的耦合鏡和輸出鏡中放置倍頻晶體，后腔鏡和耦合鏡中間放置自拉曼晶體和調(diào)Q裝置；自拉曼晶體、調(diào)Q裝置和倍頻晶體均由冷卻裝置對(duì)其進(jìn)行溫度控制；由激光二極管LD泵浦源產(chǎn)生的泵浦光耦合進(jìn)入自拉曼晶體并轉(zhuǎn)換成基頻光，同時(shí)由于自拉曼晶體的拉曼效應(yīng)轉(zhuǎn)換為拉曼光，拉曼光在倍頻晶體中完成倍頻過(guò)程，產(chǎn)生黃光并由輸出鏡輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的耦合腔自拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的激光二極管LD泵浦源可以是LD端面泵浦源，它包括驅(qū)動(dòng)電源、激光二極管、冷卻裝置、光纖和耦合透鏡組；也可以是LD側(cè)面泵浦源，它包括驅(qū)動(dòng)電源、LD側(cè)面泵浦模塊、冷卻裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的耦合腔自拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的諧振腔的腔長(zhǎng)為5cm-50cm。
4.如權(quán)利要求1所述的耦合腔自拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的諧振腔在LD端面泵浦情況下腔內(nèi)的調(diào)Q開(kāi)關(guān)、自拉曼晶體的相對(duì)位置可相互調(diào)換；在LD側(cè)面泵浦情況下諧振腔內(nèi)的側(cè)面泵浦模塊及自拉曼晶體和調(diào)Q開(kāi)關(guān)的相對(duì)位置可相互調(diào)換。
5.如權(quán)利要求1所述的耦合腔自拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的自拉曼晶體可以是摻釹或摻鐿的下列晶體的一種鎢酸鹽類、釩酸鹽類、硝酸鹽類、碘酸鹽類；也可以是鍵合晶體釩酸釔/摻釹釩酸釔。
6.如權(quán)利要求1或5所述的耦合腔自拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的自拉曼晶體的摻雜濃度當(dāng)摻釹時(shí)為0.05-at.％至3-at.％；摻鐿時(shí)為0.05-at.％至10-at.％。
7.如權(quán)利要求1所述的耦合腔自拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的自拉曼晶體在LD端面泵浦情況下，其兩個(gè)端面均鍍有泵浦光波段及1000nm-1200nm波段的增透膜；在LD側(cè)面泵浦情況下，其兩個(gè)端面均鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜。
8.如權(quán)利要求1所述的耦合腔自拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的諧振腔內(nèi)的后腔鏡在LD端面泵浦時(shí)鍍有泵浦光波長(zhǎng)的增透膜和對(duì)1000nm-1200nm波段的反射率大于90％的反射膜；在LD側(cè)面泵浦時(shí)鍍有對(duì)1000nm-1200nm波段的反射率大于90％的反射膜；耦合鏡的兩端面均鍍有在1000nm-1200nm波段透過(guò)率大于80％的透射膜，并且其前端面還鍍有對(duì)590nm波長(zhǎng)附近反射率大于90％的反射膜；輸出鏡鍍有在1000nm-1200nm波段反射率大于90％的反射膜，并且該膜對(duì)590nm附近的黃光具有透過(guò)范圍大于80％的透射率。
9.如權(quán)利要求1所述的耦合腔自拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的調(diào)Q裝置可以是電光調(diào)Q裝置、聲光調(diào)Q裝置和可飽和吸收體被動(dòng)調(diào)Q裝置中的一種。
10.如權(quán)利要求1所述的耦合腔自拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的倍頻晶體可以是磷酸鈦氧鉀KTP、三硼酸鋰LBO中的一種；倍頻晶體的兩端鍍有1000nm-1200nm波段的增透膜。
全文摘要
耦合腔自拉曼倍頻全固體黃光激光器，包括激光二極管(LD)泵浦源、諧振腔，諧振腔由后腔鏡、耦合鏡和輸出鏡組成，其特征在于諧振腔中的后腔鏡和耦合鏡中間放置自拉曼晶體和調(diào)Q裝置，耦合鏡和輸出鏡中放置倍頻晶體；自拉曼晶體、調(diào)Q裝置和倍頻晶體均由冷卻裝置對(duì)其進(jìn)行溫度控制。本發(fā)明激光器與背景技術(shù)中的相比具有體積小、輸出功率和轉(zhuǎn)換效率高，并且體積小、性能穩(wěn)定、成本低，可廣泛地應(yīng)用于激光醫(yī)療領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01S3/0941GK101304152SQ20081013802
公開(kāi)日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者叢振華, 張行愚, 王青圃, 李述濤, 陳曉寒, 劉兆軍, 范書振, 琛 張 申請(qǐng)人:山東大學(xué)