專利名稱：基于摻釹氟化镥鋰晶體的全固態(tài)455nm脈沖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全固態(tài)激光器，特別是一種基于摻釹氟化镥鋰(以下簡稱為 NdiLiLuF)晶體的全固態(tài)455nm脈沖激光器
背景技術(shù)：
藍光波長處于海水的低損耗窗口，在遠海和深海中傳輸更具有低損耗特性，所以 455nm的藍綠激光器已成為海洋應(yīng)用及水下資源探測中的重要光源?？赏ㄟ^藍綠激光信號 依靠大氣、空氣/海水界面和海水作為光信道實現(xiàn)與深水之間的通訊；藍綠激光器還可安 裝在水下載體上，實現(xiàn)水下探測。目前要獲得455nm激光輸出，大多是采用鈦寶石激光器獲得910nm激光輸出，之后 利用倍頻方法實現(xiàn)，但是此種方法結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且效率不高。利用激光二極管泵浦的摻釹 晶體實現(xiàn)4Fv2 — 4I972能級躍遷，從而獲得910nm的激光輸出，之后利用倍頻效應(yīng)得到455nm 藍光是一種獲得455nm藍光輸出的有效方法。由于微弱的斯塔克能級分裂和負(fù)透鏡效應(yīng)，NchLiLuF晶體可以作為激光晶體高效 穩(wěn)定的獲得910nm激光輸出。2000年，M. Schmidt et al.報道了采用Nd:LiLuF晶體作為 激光晶體獲得910nm的激光輸出，但是當(dāng)時采用了 792nm的調(diào)諧鈦寶石激光器作為泵浦源， 且輸出光為連續(xù)光，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不適用于水下通信。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于填補上述空白，提供一種適用于水下激光通信的基于摻釹氟化 镥鋰(NchLiLuF)晶體的全固態(tài)455nm脈沖激光器，該激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、壽命 長、工作穩(wěn)定的特點。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下—種基于摻釹氟化镥鋰晶體的全固態(tài)455nm脈沖激光器，特點在于其構(gòu)成包括帶 尾纖輸出的激光二極管，沿該激光二極管輸出激光的前進方向依次設(shè)置泵浦光耦合系統(tǒng)、 包含有NchLiLuF晶體和電光調(diào)Q晶體的激光諧振腔和倍頻晶體。所述的激光諧振腔是由一個平面鏡和具有一定曲率半徑的平凹鏡構(gòu)成的半球形 腔，在該激光諧振腔內(nèi)設(shè)有水冷控溫的NchLiLuF晶體和采用電光調(diào)Q方式的鈮酸鋰晶體。所述的帶尾纖輸出的激光二極管由激光二極管和尾纖構(gòu)成，所述的泵浦光耦合系 統(tǒng)由兩個焦距相同的凸透鏡組成。所述的倍頻晶體為三硼酸鋰(LBO)晶體。所述的帶尾纖輸出的激光二極管輸出的792nm連續(xù)激光通過泵浦光耦合系統(tǒng)進 入包含有NchLiLuF晶體和電光調(diào)Q晶體的激光諧振腔，獲得910nm的脈沖激光輸出，該 9IOnm的脈沖激光通過倍頻晶體后產(chǎn)生455nm的脈沖激光輸出。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、采用NchLiLuF晶體作為激光晶體，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，性能穩(wěn)定，使用方便。
2、由于NchLiLuF晶體的負(fù)透鏡效應(yīng)，本發(fā)明的激光諧振腔由平面鏡和平凹鏡組 成的半球形腔結(jié)構(gòu)，減小了由于熱透鏡效應(yīng)帶來的腔的不穩(wěn)定性，以保證獲得高穩(wěn)定性的 激光輸出。3、采用792nm的激光二極管直接泵浦，相比于808nm的激光二極管泵浦，Nd: LiLuF 晶體的吸收效率更高，從而保證獲得高效率的激光輸出。4、采用鈮酸鋰作為電光調(diào)Q晶體，半波電壓較低，且不易潮解，適合水下通信。5、采用三硼酸鋰(LBO)晶體作為倍頻晶體，晶體接收角較大，倍頻效率高，工作穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明基于摻釹氟化镥鋰晶體的全固態(tài)455nm脈沖激光器的具體實施例的 結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式請參閱圖1，圖1為本發(fā)明基于摻釹氟化镥鋰晶體的全固態(tài)455nm脈沖激光器實施 例的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，本發(fā)明基于摻釹氟化镥鋰晶體的全固態(tài)455nm脈沖激光器，其 構(gòu)成包括帶尾纖輸出的激光二極管1，沿該激光二極管1輸出激光的前進方向依次設(shè)置泵 浦光耦合系統(tǒng)2、包含有NchLiLuF晶體和電光調(diào)Q晶體的激光諧振腔3和倍頻晶體4所述的激光諧振腔3是由一個平面鏡301和一定曲率半徑的平凹鏡302構(gòu)成的半 球形腔，在所述的激光諧振腔3內(nèi)具有水冷控溫的Nd: LiLuF晶體303和采用電光調(diào)Q方式 的鈮酸鋰晶體304。所述的帶尾纖輸出的激光二極管1由激光二極管101和尾纖102構(gòu)成，所述的泵 浦光耦合系統(tǒng)2由兩個焦距相同的凸透鏡組成。所述的帶尾纖輸出的激光二極管1輸出的792nm連續(xù)激光通過泵浦光耦合系統(tǒng)2 進入包含有Nd: LiLuF晶體和電光調(diào)Q晶體的激光諧振腔3，獲得910nm的脈沖激光輸出，該 9IOnm的脈沖激光通過倍頻晶體4后產(chǎn)生455nm的脈沖激光輸出。在本實施例中，所述的激光諧振腔3是由一個平面鏡301和一個曲率半徑為IOOmm 的平凹鏡302構(gòu)成的半球形腔，腔長為100mm，在所述的激光諧振腔3內(nèi)使用了由水冷裝置 控溫的Nd: LiLuF晶體303和采用電光調(diào)Q方式的鈮酸鋰晶體304。采用LBO晶體作為倍頻 晶體，晶體接收角較大，倍頻效率高，工作穩(wěn)定。下面是本發(fā)明具體實施的參數(shù)泵浦采用792nm連續(xù)運轉(zhuǎn)的激光二極管，最大輸出功率為50W。一塊規(guī)格為 3mmX3mmX4mm的Nd:LiLuF晶體靠近后腔鏡放置，其摻雜濃度為1.456 1 (P ！ cm ,激光
上能級壽命為508us，吸收系數(shù)為α = 1.3/cm。諧振腔采用的半球形腔由一個平面鏡和曲 率半徑為IOOmm的平凹鏡組成，腔長為100mm。采用鈮酸鋰晶體進行電光調(diào)Q，可以獲得重 復(fù)頻率為100Hz，脈沖寬度為20ns，單脈沖能量為16mJ的910nm激光輸出。通過LBO晶體 的腔外倍頻，可以獲得單脈沖能量為8mJ的455nm藍光輸出。實驗表明，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊 湊、體積小、壽命長、工作穩(wěn)定和光束質(zhì)量好的特點，本發(fā)明適合水下使用，以實現(xiàn)水下激光 通信和水下探測。
權(quán)利要求
一種基于摻釹氟化镥鋰晶體的全固態(tài)455nm脈沖激光器，特征在于其構(gòu)成包括帶尾纖輸出的激光二極管(1)，沿該激光二極管(1)輸出激光的前進方向依次設(shè)置泵浦光耦合系統(tǒng)(2)、包含有Nd:LiLuF晶體和電光調(diào)Q晶體的激光諧振腔(3)和倍頻晶體(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)455nm脈沖激光器，其特征在于所述的激光諧振腔 (3)是由一個平面鏡(301)和具有一定曲率半徑的平凹鏡(302)構(gòu)成的半球形腔，在所述的 激光諧振腔⑶內(nèi)設(shè)有水冷控溫的NchLiLuF晶體(303)和采用電光調(diào)Q方式的鈮酸鋰晶 體(304)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)455nm脈沖激光器，其特征在于所述的帶尾纖輸出的 激光二極管(1)由激光二極管(101)和尾纖(102)構(gòu)成，所述的泵浦光耦合系統(tǒng)(2)由兩 個焦距相同的凸透鏡組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的全固態(tài)455nm脈沖激光器，其特征在于所述的倍 頻晶體(4)為三硼酸鋰晶體。
全文摘要
一種適用于水下激光通信的基于摻釹氟化镥鋰晶體的全固態(tài)455nm脈沖激光器，特點在于其構(gòu)成包括帶尾纖輸出的激光二極管，沿該激光二極管輸出激光的前進方向依次設(shè)置泵浦光耦合系統(tǒng)、包含有Nd:LiLuF晶體和電光調(diào)Q晶體的激光諧振腔和倍頻晶體。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、壽命長、工作穩(wěn)定的特點。
文檔編號H01S3/115GK101950917SQ201010265228
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者余婷, 李銳, 陳衛(wèi)標(biāo) 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所