專利名稱：一種用于拉曼光譜分析的765nm-780nm脈沖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本方案設(shè)計的765nm-780nm脈沖激光器，屬光電子領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
拉曼光譜是一種散射光譜，它是1928年印度物理學(xué)家C V Raman發(fā)現(xiàn)的。拉曼光譜作為一種鑒定物質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析測試手段而被廣泛應(yīng)用，尤其是60年代以后，激光光源的引入、微弱信號檢測技術(shù)的提高和計算機的應(yīng)用，使拉曼光譜分析在許多應(yīng)用領(lǐng)域取得很大的發(fā)展。目前，拉曼光譜已廣泛應(yīng)用于材料、化工、石油、高分子、生物、環(huán)保、地質(zhì)等領(lǐng)域。就分析測試而言，拉曼光譜和紅外光譜相配合可以更加全面地研究分子的運動狀態(tài)，提供更多的分子結(jié)構(gòu)分析方面的信息。 目前的拉曼光譜儀光源的可見光激光器應(yīng)用最多的是氬離子激光器，可產(chǎn)生10種波長的激光，其中最強的是488納米(藍(lán)光)和514納米(綠光)激光器；另外，532納米固體二極管泵浦激光器、632. 8納米(紅光)、780納米等可見光激光器；以及785納米二極管、830納米近紅外激光器；摻釹的釔鋁石榴石(YAG)激光器被用作傅里葉變換拉曼光譜的光源，其激光波長為1064納米(紅外)；染料激光器是目前較成熟、應(yīng)用較為普遍的可調(diào)諧激光器，是共振拉曼研究時的理想光源。研究生物蛋白質(zhì)、細(xì)胞等，則需要波長較長的近紅外光，避免了熒光對拉曼光譜的干擾。但對于一些深色、黑色粉末樣品，由于近紅外的熱效應(yīng)，而使熱背景干擾拉曼光譜，這時選擇可見光區(qū)的激光比較合理。對于研究化學(xué)發(fā)光和熒光光譜，則選擇紫外激光器。所以在研究顏料時，需要選配514納米和785 (或830納米)納米兩種波長的激光器，對于藍(lán)、綠色顏料則采用514納米的激光器進(jìn)行分析，對于紅、黃、白色顏料采用785納米的激光器進(jìn)行分析。 國內(nèi)現(xiàn)有的拉曼光譜儀大多都是研究級的，體積龐大，價格昂貴，還需要專業(yè)技術(shù)人員操作，在檢測領(lǐng)域中很難到達(dá)普及，特別是780nm激光器目前比較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了名用與軍用的要求。目前比較多可調(diào)諧光源是鈦寶石激光器或者染料激光器，而鈦寶石激光器需要用較大功率的532nm泵浦，整臺設(shè)備體質(zhì)非常龐大，還需要防震平臺，而染料激光器
因為需要有新鮮的染料溶液不斷通過激活區(qū)，使用非常不方便。為了克服這些缺點，本設(shè)計研制了一臺體積小、質(zhì)量輕，穩(wěn)定可靠，操作簡單的用激光玻璃泵浦LN倍頻的激光器，它和傳統(tǒng)的鈦寶石可調(diào)諧激光器或者染料激光器相比，這種激光器穩(wěn)定性高，重量輕，有利于拉曼光譜技術(shù)便攜式的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是解決目前拉曼光譜分析中765nm-780nm光源較少，且價格高，體積龐大等缺點。為了實現(xiàn)重量輕、激光穩(wěn)定性高，易實現(xiàn)便攜式等特點，本設(shè)計采用以下方案實現(xiàn)的 1.傳統(tǒng)的鈦寶石可調(diào)諧激光器，用藍(lán)綠激光器作為泵浦源，整套系統(tǒng)分有兩個部分，體積龐大，價格昂貴不少于50萬人民幣。而本發(fā)明采用激光玻璃作為激光增益介質(zhì)，提高激光器穩(wěn)定性，價格便宜，整套系統(tǒng)價格只要傳統(tǒng)鈦寶石激光器的五分之一。主要用于功 率低，便攜式的拉曼光譜分析儀中。激光玻璃主要有如Er/Yb共摻磷酸鹽玻璃、N21型摻 釹磷酸鹽激光玻璃、N31型摻釹磷酸鹽激光玻璃，其輸出光譜在1520nm-1560nm。在Er+3在 Er203濃度為2% 5% (或者Er+3離子濃度在2X 1019cm—3 5X 1019cm_—3之間)，Er+3離 子濃度只有足夠低才能產(chǎn)生合理的激發(fā)閾值。Er+3為三能級系統(tǒng)，在達(dá)到閾值之前必須要 大約60%的離子得到激發(fā)，另一方面』1~+3的離子濃度必須足夠高，以便從Yb+3到Er+3的能 量轉(zhuǎn)移效率比較高。所以，Er玻璃中Yb+3離子濃度是1. 5X 1021cm—3 5X 1021cm—3， Er+3離 子濃度為1019cm—3的量級。 2.采用脈沖調(diào)制電源，980nm激光二極管，是因為在Er和Yb共摻磷酸鹽玻璃中， 抽運能量首先被Yb+3吸收，再轉(zhuǎn)移到Er+3。 Yb+3吸收900nm lOOOnm的抽運光，主要的吸收 波長落在915nm 980nm，吸收峰值為976nm。 LD脈沖抽運有利于提高鉺玻璃的重頻和抽運 效率。 3.選用LBO， KTP， LN等倍頻晶體在腔內(nèi)倍頻，端面上鍍有1550nm/775nm增透膜，
提高倍頻效率。 4.目前常用的可調(diào)諧激光器體積龐大，且一般采用直接輸出方式，光路調(diào)節(jié)不靈 活，而本設(shè)計采用光纖耦合輸出，出纖光斑尺寸小，光束質(zhì)量好，耦合效率高達(dá)80 % ，提高輸 出功率的穩(wěn)定性。 5.采用F-P標(biāo)準(zhǔn)具選頻，實現(xiàn)單波長的調(diào)制。這樣同時滿足了多波長及單波長 的使用。 一種用于拉曼光譜分析的765nm-780nm脈沖激光器工作原理如圖1所示，由半 導(dǎo)體激光二極管(101)泵浦激光增益介質(zhì)摻鉺磷酸鹽玻璃(103)，由在反射鏡(102)及輸 出鏡(105)構(gòu)成激光諧振腔，諧振腔中產(chǎn)生1520nm-1560nm的基頻光(108)通過端面鍍有 1550nm/775nm膜系的倍頻晶體(104)，最后通過光纖耦合系統(tǒng)(106)輸出760nm-780nm的 激光。


圖1為本發(fā)明的激光器原理示意圖
圖2為實施例1激光器結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為實施例2激光器結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式
實施例一如圖2所示，由半導(dǎo)體激光二極管(201)，采用脈沖調(diào)制電 源，端面泵浦激光增益介質(zhì)尺寸為2x2x3摻鉺磷酸鹽玻璃(203) ， Sl :HT-980nm， AR-1560 (+/-20nm) &780 (+/_10nm)，產(chǎn)生1520nm-1560nm的激光，經(jīng)過尺寸2. 5x3x1. 5KTP倍 頻晶體(204)， Sl， S2 :AR-1550/775nm，在反射鏡(202)與輸出鏡(205)內(nèi)發(fā)生諧振，產(chǎn)生 760nm-780nm的倍頻光，最后經(jīng)過光纖耦合輸出(206)。實驗中得到了重復(fù)頻率lkHz，單次 脈沖能量為3uj，脈寬為20ns的激光。 實施例二如圖3所示，由半導(dǎo)體激光二極管(301)，采用脈沖調(diào)制電 源，端面泵浦激光增益介質(zhì)尺寸為2x2x3摻鉺磷酸鹽玻璃(303) ， Sl :HT-980nm， AR-1560 (+/-20nm) &780 (+/_10nm)，產(chǎn)生1520nm-1560nm的激光，經(jīng)過尺寸2. 5x3x1. 5KTP倍頻晶體(304)， Sl， S2 :AR-1550/775nm，在反射鏡(302)與輸出鏡(305)內(nèi)發(fā)生諧振，產(chǎn)生760nm-780nm的倍頻光，最后經(jīng)過光纖耦合輸出(306)。實驗中得到了重復(fù)頻率lkHz，單次脈沖能量為3uj，脈寬為20ns的激光。在腔外通過標(biāo)準(zhǔn)具(308)選頻，實現(xiàn)單波長的調(diào)制。
權(quán)利要求
一種用于拉曼光譜分析的765nm-780nm脈沖激光器，包括脈沖激光二極管，整形部分，摻鉺磷酸鹽玻璃，諧振腔，腔內(nèi)倍頻晶體。
2. 如權(quán)利1所述的一種用于拉曼光譜分析的765nm-780nm脈沖激光器，其特征在于 所述激光器采用980nm脈沖工作方式。
3. 如權(quán)利1所述的一種用于拉曼光譜分析的765nm-780nm脈沖激光器，其特征在于 所述摻鉺磷酸鹽玻璃，其輸出光譜在1520nm-1560nm。
4. 如權(quán)利1所述的一種用于拉曼光譜分析的765nm-780nm脈沖激光器，其特征在于 采用LN、KTP或者LBO作為腔內(nèi)倍頻晶體，鍍有Sl， S2 :AR_1560 (+/_20nm)&780 (+/_10nm)。
5. 如權(quán)利1所述的一種用于拉曼光譜分析的765nm-780nm脈沖激光器，其特征在于 所述激光器采用標(biāo)準(zhǔn)具選頻，實現(xiàn)單波長的調(diào)制。
全文摘要
一種用于拉曼光譜分析的765nm-780nm脈沖激光器，980nm激光二極管(101)端面泵浦激光增益介質(zhì)(103)，由反射鏡(102)及輸出鏡(105)構(gòu)成諧振腔，產(chǎn)生1520nm-1560nm的基頻光(108)通過倍頻晶體(104)在諧振腔內(nèi)發(fā)生諧振，輸出波長760nm-780nm的脈沖激光(109)，經(jīng)過光纖耦合系統(tǒng)(106)后輸出所需波長(110)。本發(fā)明采用激光玻璃作為激光增益介質(zhì)，提高激光器穩(wěn)定性，價格便宜，整套系統(tǒng)價格只要傳統(tǒng)鈦寶石激光器的五分之一。主要用于功率低，便攜式的拉曼光譜分析儀中。
文檔編號H01S3/0941GK101771238SQ20091011080
公開日2010年7月7日 申請日期2009年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月4日
發(fā)明者吳季, 王曉仙 申請人:福建福晶科技股份有限公司