一種全固態(tài)單縱模黃光激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種全固態(tài)單縱模黃光激光器，其特征在于：泵浦源出射的泵浦光經(jīng)過光學耦合系統(tǒng)準直聚焦并通過輸入鏡注入到自拉曼晶體，自拉曼晶體吸收泵浦光能量在自拉曼諧振腔中產(chǎn)生基頻光；基頻光在自拉曼諧振腔中往返傳播通過布儒斯特窗口起偏形成線偏振光，λ/4波片組合用于使在其內(nèi)側(cè)的自拉曼晶體中傳播的光是圓偏振光，同時使在其外側(cè)傳播的光是線偏振光，從而有效消除空間燒孔引起的多模振蕩，保證單縱?；l光輸出；當基頻光光場強度逐漸增加達到拉曼閾值時，單縱?；l光經(jīng)過自拉曼晶體自身的受激拉曼散射轉(zhuǎn)換為單縱模Stokes光，該Stokes光再經(jīng)過倍頻晶體產(chǎn)生單縱模黃光，通過輸出鏡或分束鏡輸出到腔外。本發(fā)明可以廣泛應用于全固態(tài)單縱模黃光激光器的制作過程中。
【專利說明】一種全固態(tài)單縱模黃光激光器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種全固態(tài)激光器，特別是關于一種全固態(tài)單縱模黃光激光器。
【背景技術】
[0002]近年來，受激拉曼散射效應作為一種有效的變頻手段，被廣泛應用于全固態(tài)激光器的設計中拓展激光器輸出光譜，其中備受關注的是內(nèi)腔式自拉曼激光器。它的特點是利用一塊晶體同時充當激光增益介質(zhì)和拉曼增益介質(zhì)，極大地簡化了諧振腔結構，減少了腔內(nèi)表面?zhèn)€數(shù)，有效降低腔內(nèi)損耗，特別適用于小型化、低閾值、高效率的拉曼激光器。隨著晶體生長與摻雜技術的不斷提高，既具備激光活性又具備拉曼活性的自拉曼晶體不斷涌現(xiàn)，自拉曼激光器的研究取得了重要進展。據(jù)已有報道，研究人員在全固態(tài)連續(xù)式自拉曼激光器中獲得了 4.3W黃光輸出，調(diào)Q式自拉曼激光器能夠輸出的黃光最大平均功率已經(jīng)達到
7.93W，轉(zhuǎn)換效率接近30%。
[0003]但是，現(xiàn)有自拉曼激光器面臨的一個重要問題是諧振腔內(nèi)存在多縱模振蕩，導致激光器輸出功率不穩(wěn)定，輸出光譜包含多條譜線。已有的利用標準具或者體光柵等選模元件對激光器的線寬加以控制的方法，存在選模元件制作難度高，泵浦功率或是腔長變化容易破壞單縱模運轉(zhuǎn)等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種從根本上消除空間燒孔引起的多模振蕩，在自拉曼諧振腔中實現(xiàn)單縱模黃光穩(wěn)定輸出的全固態(tài)單縱模黃光激光器。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案:一種全固態(tài)單縱模黃光激光器，其特征在于:它包括一泵浦源、一光學耦合系統(tǒng)和一自拉曼諧振腔，所述自拉曼諧振腔包括一輸入鏡、一輸出鏡、一自拉曼晶體、一扭轉(zhuǎn)模腔結構、一分束鏡和一倍頻晶體，所述扭轉(zhuǎn)腔膜結構包括一布儒斯特窗口和一平行設置在所述自拉曼晶體兩側(cè)的λ/4波片組合；所述泵浦源出射的泵浦光經(jīng)過所述光學耦合系統(tǒng)的準直聚焦，并通過所述輸入鏡注入到所述自拉曼晶體中，所述自拉曼晶體吸收泵浦光能量在所述自拉曼諧振腔中產(chǎn)生基頻光；基頻光在所述自拉曼諧振腔中往返傳播通過所述布儒斯特窗口起偏形成線偏振光，所述λ/4波片組合使在其內(nèi)側(cè)的所述自拉曼晶體中傳播的光是圓偏振光，同時使在其外側(cè)傳播的光是線偏振光；當基頻光光場強度增加到拉曼閾值時，基頻光經(jīng)過所述自拉曼晶體自身的受激拉曼散射轉(zhuǎn)換為Stokes光，Stokes光通過所述分束鏡注入到所述倍頻晶體中，所述倍頻晶體對Stokes光進行倍頻后產(chǎn)生單縱模黃光，單縱模黃光通過所述輸出鏡或分束鏡輸出到所述自拉曼諧振腔外。
[0006]所述分束鏡兩側(cè)鍍有基頻光和Stokes光增透膜，面向所述輸出鏡一側(cè)鍍有黃光高反射膜，所述分束鏡將透射的激光發(fā)送到所述倍頻晶體進行倍頻，所述輸入鏡、自拉曼晶體、扭轉(zhuǎn)模腔結構、分束鏡、倍頻晶體和輸出鏡構成直線型自拉曼諧振腔，所述單縱模黃光由所述輸出鏡輸出。[0007]所述分束鏡朝向腔內(nèi)一側(cè)鍍有基頻光和Stokes光高反射膜，同時還鍍有黃光增透膜，所述分束鏡將反射的激光發(fā)射到所述倍頻晶體進行倍頻，所述輸入鏡、自拉曼晶體、扭轉(zhuǎn)模腔結構、分束鏡、倍頻晶體和輸出鏡構成折疊型自拉曼諧振腔，所述單縱模黃光由所述分束鏡輸出。
[0008]所述自拉曼晶體采用各向同性晶體或沿特殊軸向生長或切割的各向異性晶體；所述自拉曼晶體的兩個通光面都鍍有對泵浦光、基頻光和Stokes光的增透膜。
[0009]所述自拉曼晶體采用沿C軸切割的釩酸鹽晶體或鍵合晶體中的一種，所述沿C軸切割的釩酸鹽晶體包括摻釹釩酸釔、摻釹釩酸釓和摻釹釩酸镥；所述沿C軸切割的鍵合晶體包括 YV04/Nd:YV04、GdV04/Nd: GdVO4 和 LuV04/Nd: LuVO4。
[0010]所述倍頻晶體采用三硼酸鋰、β相偏硼酸鋇、硼酸鉍和磷酸鈦氧鉀中的一種，所述倍頻晶體兩端鍍有基頻光、Stokes光以及500nm?600nm波段的增透膜。
[0011]所述光學耦合系統(tǒng)包括一耦合光纖、一準直透鏡和一聚焦透鏡，所述泵浦源將輸出的泵浦光經(jīng)耦合光纖耦合后發(fā)送到所述準直透鏡準直成平行光，平行光發(fā)射到所述聚焦透鏡聚焦進入所述自拉曼諧振腔。
[0012]所述兩個λ/4波片和布儒斯特窗口的中心波長與基頻光波長相對應，所述λ/4波片采用零級波片和多級波片中的一種。
[0013]所述輸入鏡上鍍有泵浦光增透膜和基頻光、Stokes波段的高反射膜。
[0014]當采用直線型自拉曼諧振腔時，所述輸出鏡鍍有基頻光和Stokes波段高反射膜以及500nm?600nm波段增透膜；當采用折疊型自拉曼諧振腔時，所述輸出鏡鍍有基頻光、Stokes光和500nm?600nm波段的高反射膜。
[0015]本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明由于設置有一扭轉(zhuǎn)模腔結構，扭轉(zhuǎn)模腔結構包括有布儒斯特窗口和平行設置在自拉曼晶體兩側(cè)的λ/4波片；基頻光在自拉曼諧振腔中往返傳播通過布儒斯特窗口起偏形成線偏振光，λ /4波片組合使在其內(nèi)側(cè)的自拉曼晶體中傳播的光是圓偏振光，同時使在其外側(cè)傳播的光是線偏振光，因此本發(fā)明將扭轉(zhuǎn)模結構引入自拉曼固體激光器，消除了現(xiàn)有自拉曼黃光激光器中普遍存在的多縱模振蕩現(xiàn)象，保證基頻光工作在單縱模模式，實現(xiàn)了單縱模黃光輸出，提高了全固態(tài)黃光激光器輸出的穩(wěn)定性和譜線純凈度，具有體積小、光束質(zhì)量好及輸出穩(wěn)定的優(yōu)點。2、本發(fā)明的自拉曼晶體同時具備激光活性和拉曼活性，同一塊自拉曼晶體既充當激光增益介質(zhì)又充當拉曼增益介質(zhì)，因此本發(fā)明利用特殊晶體的自拉曼效應減少腔內(nèi)元件數(shù)目，不會引入額外的相位差，簡化系統(tǒng)結構，降低腔內(nèi)損耗。本發(fā)明可以廣泛應用于全固態(tài)單縱模黃光激光器的制作過程中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]以下結合附圖來對本發(fā)明進行詳細的描繪。然而應當理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發(fā)明，它們不應該理解成對本發(fā)明的限制。
[0017]圖1是本發(fā)明基于直線型的全固態(tài)單縱模黃光激光器的光路結構示意圖，其中虛線箭頭表示基頻光和Stokes光的傳播路徑，黑色實線箭頭表示黃光傳播路徑；
[0018]圖2是本發(fā)明基于折疊型的全固態(tài)單縱模黃光激光器的光路結構示意圖，其中虛線箭頭表示基頻光和Stokes光的傳播路徑，黑色實線箭頭表示黃光傳播路徑?！揪唧w實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0020]如圖1、圖2所示，本發(fā)明的全固態(tài)單縱模黃光激光器包括一泵浦源1、一光學耦合系統(tǒng)2和一自拉曼諧振腔3 ;自拉曼諧振腔3包括一輸入鏡31、一輸出鏡32、一自拉曼晶體33、一扭轉(zhuǎn)模腔結構34、一分束鏡35和一倍頻晶體36，扭轉(zhuǎn)腔膜結構34包括一布儒斯特窗口和平行設置在自拉曼晶體33兩側(cè)的λ/4波片組合；泵浦源I出射的泵浦光經(jīng)過光學耦合系統(tǒng)2的準直聚焦作用后，通過輸入鏡31注入到自拉曼晶體33中，其中，泵浦光傳播過程中依次經(jīng)過的輸入鏡31、λ /4波片以及自拉曼晶體33的通光面均鍍有泵浦光增透膜，以保證泵浦光低損耗傳輸和自拉曼晶體對泵浦光的高效吸收。自拉曼晶體33吸收泵浦光能量后，低能級粒子躍遷到高能級，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，當泵浦功率達到激光閾值時，自拉曼諧振腔3中產(chǎn)生基頻光諧振?；l光在自拉曼諧振腔3中往返傳播通過布儒斯特窗口形成線偏振光，自拉曼晶體3兩側(cè)的λ/4波片組合保證了設置在λ/4波片組合內(nèi)側(cè)的自拉曼晶體33中傳播的光是圓偏振光，λ /4波片組合外側(cè)傳播的光是線偏振光，保證基頻光工作在單縱模模式；當基頻光光場強度逐漸增加已達到拉曼閾值時，基頻光經(jīng)過自拉曼晶體33自身存在的受激拉曼散射過程，轉(zhuǎn)換為波長更長的Stokes光，Stokes光通過分束鏡35注入到倍頻晶體36中，倍頻晶體36根據(jù)設定的倍頻條件對單縱模Stokes光進行二次倍頻后產(chǎn)生單縱模黃光，單縱模黃光通過輸出鏡32或分束鏡35輸出到自拉曼諧振腔3外。
[0021]在一個優(yōu)選的實施例中，扭轉(zhuǎn)模腔結構34用于消除自拉曼晶體33空間燒孔效應引起的多模振蕩，保證激光器的單縱模輸出，λ/4波片組合中包括兩個相同的λ/4波片，第一 λ/4波片341和第二 λ/4波片342 (為了方便描述將兩個波片進行區(qū)分)，兩個λ/4波片的中心波長與基頻光波長相對應，同時保證對基頻光和Stokes光波長都有較高的透過率，可以采用現(xiàn)有的具有對基頻光和Stokes光波長都有較高通過率的λ/4波片，也可以對λ/4波片鍍增透膜，具體不作限定，既可以是零級波片也可以是多級波片；布儒斯特窗口 343用于對基頻光起偏形成線偏振光，并保證某一方向的線偏振光穿過布儒斯特窗口而阻擋其它方向的線偏振光。線偏振光的每一次往返傳播都會經(jīng)過兩個λ/4波片各兩次，以起點設在輸入鏡31 —端為實施例說明基頻光往返一次的傳播過程，以布儒斯特窗口 343設置在第二 λ /4波片342與分束鏡35之間說明此光路傳播過程:線偏振基頻光經(jīng)過第一λ /4波片341變?yōu)閳A偏振光注入到自拉曼晶體33，從自拉曼晶體33出射的圓偏振光經(jīng)過第二 λ/4波片342變?yōu)榫€偏振光，該方向的線偏振光順利通過布儒斯特窗口 343后經(jīng)過分束鏡35和倍頻晶體36入射到輸出鏡32，由于輸出鏡32鍍有基頻光波長的高反射膜，基頻光按原路反射回來，依次通過分束鏡35、布儒斯特窗口 343、第二 λ/4波片342、第一 λ/4波片341實現(xiàn)逆向偏振態(tài)轉(zhuǎn)換，最后經(jīng)輸入鏡31反射回到起點。
[0022]另外，布儒斯特窗口 343還可以設置在輸入鏡31與第一 λ/4波片341之間，上述光路傳播過程為:基頻光經(jīng)過布儒斯特窗口 343順利讓某一方向的線偏振光通過后并經(jīng)第一 λ /4波片341變?yōu)閳A偏振光注入到自拉曼晶體33，從自拉曼晶體33出射的圓偏振光經(jīng)過第二 λ /4波片342變?yōu)榫€偏振光后經(jīng)分束鏡35和倍頻晶體36入射到輸出鏡32，基頻光按原路反射回來，依次通過分束鏡35、第二 λ /4波片342、第一 λ /4波片341，變回線偏振光后再通過布儒斯特窗口 343，最后經(jīng)輸入鏡31反射回到起點。當布儒斯特窗口 343設置在輸入鏡31與第一 λ /4波片341之間時，布儒斯特窗口 343要保證對泵浦光具有高透過率，以保證自拉曼晶體對泵浦光的高效吸收。
[0023]在一個優(yōu)選的實施例中，為了抑制自拉曼晶體3中的熱載荷引起的熱透鏡效應，同時控制晶體溫度使系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)，本發(fā)明還可以包括一晶體冷卻裝置，晶體冷卻裝置為現(xiàn)有技術，它包括一夾持晶體用的金屬塊和一水冷循環(huán)系統(tǒng)，金屬塊內(nèi)有管道連通循環(huán)流動的水冷循環(huán)系統(tǒng)。使用時，將自拉曼晶體和倍頻晶體的四周分別采用銦箔包裹后放置在金屬塊中，通過金屬塊內(nèi)循環(huán)流動的冷卻水使自拉曼晶體和倍頻晶體達到降溫的目的。本發(fā)明的晶體冷卻裝置還可以采用半導體制冷片(TEC)，使用時，將自拉曼晶體和倍頻晶體的四周分別采用銦箔包裹后放置在金屬塊中，通過金屬塊與半導體制冷片連接使自拉曼晶體和倍頻晶體達到冷卻的目的。
[0024]在一個優(yōu)選的實施例中，分束鏡35既可以透射激光也可以反射激光。當分束鏡35將透射的激光發(fā)送到倍頻晶體36進行倍頻，輸入鏡31、自拉曼晶體33、扭轉(zhuǎn)模腔結構34、分束鏡35、倍頻晶體36和輸出鏡32構成直線型自拉曼諧振腔3，此時分束鏡35兩側(cè)均鍍有基頻光和Stokes光增透膜，面向輸出鏡32 —側(cè)還鍍有黃光高反射膜，黃光由輸出鏡32輸出(如圖1所示)。當分束鏡35將反射的激光發(fā)射到倍頻晶體36進行倍頻，輸入鏡31、自拉曼晶體33、扭轉(zhuǎn)模腔結構34、分束鏡35、倍頻晶體36和輸出鏡32構成折疊型自拉曼諧振腔3，此時分束鏡35朝向腔內(nèi)一側(cè)鍍有基頻光和Stokes光高反射膜，同時還鍍有黃光增透膜，黃光由分束鏡35輸出(如圖2所不)。
[0025]在一個優(yōu)選的實施例中，自拉曼晶體33同時具備激光活性和拉曼活性，同一塊自拉曼晶體既充當激光增益介質(zhì)又充當拉曼增益介質(zhì)。為保證扭轉(zhuǎn)模結構對偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換，自拉曼晶體33不能引入額外的相位差，因此它可以采用各項同性晶體或者沿特殊軸向切割的晶體，例如:自拉曼晶體33可以是沿C軸切割的下列釩酸鹽晶體中的一種:摻釹釩酸釔(Nd: YVO4)，摻釹釩酸釓(Nd = GdVO4)、摻釹釩酸镥(Nd = LuVO4);還可以采用下列沿C軸切割的鍵合晶體中的一種:YV04/Nd:YV04、GdV04/Nd:GdV04、LuV04/Nd:LuV04。自拉曼晶體 33 的鍍膜要最大限度降低腔內(nèi)損耗，因此自拉曼晶體33兩個通光面都鍍有對泵浦光、基頻光和Stokes光的增透膜，自拉曼晶體33的摻雜濃度和尺寸可以根據(jù)需要選擇不同的參數(shù)，在此不做限定。
[0026]在一個優(yōu)選的實施例中，倍頻晶體36用來倍頻Stokes光以產(chǎn)生黃光，可以采用下列晶體中的一種:三硼酸鋰(LB0)，β相偏硼酸鋇(ΒΒ0)，硼酸鉍(ΒΙΒ0)，磷酸鈦氧鉀(KTP)。選擇倍頻晶體時要根據(jù)Stokes波長下二次倍頻對應的相位匹配條件來選擇倍頻晶體的切割角度以及環(huán)境溫度，在此不作限定，同時倍頻晶體36的兩端鍍有IOOOnm?1200nm波段以及500nm?600nm波段的增透膜以降低腔內(nèi)損耗。
[0027]在一個優(yōu)選的實施例中，泵浦源I可以采用現(xiàn)有的泵浦源，泵浦源可以采用LD端面泵浦，它包括激光二極管、驅(qū)動電源和冷卻裝置；泵浦源還可以采用LD側(cè)面泵浦，它包括LD側(cè)泵模塊、驅(qū)動電源和冷卻裝置，其為現(xiàn)有技術，在此不再贅述。
[0028]在一個優(yōu)選的實施例中，輸入鏡31上鍍有泵浦光增透膜和IOOOnm?1200nm波段的高反射膜，輸入鏡31可以采用平面鏡或曲面鏡，當采用曲面鏡時，曲率半徑的選取滿足穩(wěn)定諧振腔條件。
[0029]在一個優(yōu)選的實施例中，當采用直線型自拉曼諧振腔3時，輸出鏡32鍍有IOOOnm?1200nm高反射膜和500nm?600nm波段的增透膜；當采用折疊型自拉曼諧振腔3時，輸出鏡32鍍有IOOOnm?1200nm和500nm?600nm波段的高反射膜。輸出鏡32可以采用平面鏡或曲面鏡，當采用曲面鏡時，曲率半徑的選取滿足穩(wěn)定諧振腔條件。
[0030]在一個優(yōu)選的實施例中，光學耦合系統(tǒng)2包括一耦合光纖21、一準直透鏡22和一聚焦透鏡23，泵浦源I將輸出的泵浦光經(jīng)耦合光纖耦合后發(fā)送到準直透鏡22準直成平行光，平行光發(fā)射到聚焦透鏡23聚焦進入自拉曼諧振腔3。
[0031]在一個優(yōu)選的實施例中，增透膜是對指定波長的透過率應大于80%，以100%為理想上限，高反射膜對指定波長的反射率應大于80%，以100%為理想上限。
[0032]下面通過具體的實施例對本發(fā)明的全固態(tài)單縱模黃光激光器的工作過程進行詳細說明:
[0033]實施例1:
[0034]本實施例的全固態(tài)單縱模黃光激光器的各光學元件的具體選型參數(shù)為:泵浦源I采用LD端面泵浦源，激光二極管提供808nm泵浦光，最大輸出功率為20W，自帶冷卻裝置；光學耦合系統(tǒng)2中的耦合光纖芯徑采用Φ 200，數(shù)值孔徑0.22，準直和聚焦透鏡均鍍有808nm增透膜；輸入鏡31采用平面鏡，平面鏡外側(cè)鍍有808nm增透膜，內(nèi)側(cè)鍍有IOOOnm?1200nm高反射膜，反射率大于90% ;輸出鏡32采用凹面鏡，凹面鏡的曲率半徑為100mm，輸出鏡32的內(nèi)側(cè)鍍有500nm?600nm可見光波段增透膜，同時鍍有IOOOnm?1200nm高反射膜，反射率大于90% ;第一 λ /4波片341對808nm透過率大于90%，對基頻光和Stokes光透過率大于90% ;第二 λ /4波片342對基頻光和Stokes光透過率大于90%。布儒斯特窗口 343對1000?1200nm波段P偏振光透過率大于90%，并阻止S偏振光通過；自拉曼晶體33采用c軸切割的摻釹釩酸釓Nd = GdVO4，摻雜濃度為0.5at.%，自拉曼晶體尺寸為4X4X 10mm，自拉曼晶體33的兩個通光面上鍍有808nm和1000?1200nm波段的增透膜，自拉曼晶體33的溫度控制在25°C左右；分束鏡35采用平面鏡，兩側(cè)鍍有IOOOnm?1200nm增透膜，保證基頻光和Stokes光低損耗通過，分束鏡朝向輸出鏡的一側(cè)鍍有500?600nm可見光高反射膜；倍頻晶體36采用β相偏硼酸鋇(BBO)用于對Stokes光進行倍頻產(chǎn)生黃光，倍頻晶體36的切割角度滿足I類相位匹配條件Θ =21.5°，φ =0°，倍頻晶體36尺寸為4X4X5mm，兩端通光面鍍1000?1200nm和500?600nm波段增透膜，自拉曼晶體33和倍頻晶體36均采用銦箔包裹放置在金屬塊里，本實施例的晶體冷卻方式采用水冷循環(huán)系統(tǒng)進行冷卻，溫度控制在25°C左右。
[0035]如圖1所示，本實施例1的全固態(tài)單縱模黃光激光器采用直線型自拉曼諧振腔3，LD泵浦源I發(fā)射的808nm泵浦光經(jīng)光學耦合系統(tǒng)2的準直及聚焦作用后，通過輸入鏡31進入自拉曼諧振腔3，NdiGdVO4晶體33吸收泵浦光能量后，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。當泵浦功率達到激光閾值時，自拉曼諧振腔3中產(chǎn)生1064nm基頻光，基頻光在自拉曼諧振腔3中往返傳播，經(jīng)布儒斯特窗口 343起偏為線偏振光，同時設置在Nd = GdVO4晶體3兩側(cè)的λ /4波片組合實現(xiàn)激光偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換，保證Nd = GdVO4晶體33中傳播的光是圓偏振光，λ /4波片組合外側(cè)的光是線偏振光。當基頻光光場強度逐漸增加，達到拉曼閾值時，單縱模基頻光經(jīng)過NdiGdVO4晶體33自身存在的受激拉曼散射過程，轉(zhuǎn)換為單縱模Stokes光。單縱模Stokes光經(jīng)過布儒斯特窗口 343和分束鏡35后注入到BBO晶體36中進行倍頻產(chǎn)生單縱模黃光，單縱模黃光經(jīng)輸出鏡32輸出。[0036]實施例1的變形例1:
[0037]本實施例與實施例1相同的結構和參數(shù)選型基本相同，唯一不同的是自拉曼晶體33選用c軸切割的Nd = YVO4，摻雜濃度為Iat.%，尺寸為4X4X10mm。Nd = YVO4晶體的兩個通光面上鍍有808nm和1000~1200nm波段的增透膜，NdiYVO4晶體的溫度控制在25°C左右；倍頻晶體36采用硼酸鉍ΒΙΒ0，晶體的切割角度滿足I類相位匹配條件Θ =177.3°，φ =cH)，尺寸為4X4X5mm，兩端通光面鍍1000~1200nm和500~600nm波段增透膜，硼 酸鉍BIBO溫度控制在室溫，以便實現(xiàn)最佳倍頻效率，具體的光路傳播過程與實施例1完全相同，在此不再贅述。
[0038]實施例1的變形例2:
[0039]本實施例與實施例1相同的結構和參數(shù)選型基本相同，唯一不同的是自拉曼晶體33選用c軸切割的Nd: LuVO4,摻雜濃度為0.3at.%，晶體尺寸為4 X 4 X 20mm, Nd: LuVO4的兩個通光面上鍍有808nm和1000~1200nm波段的增透膜，NchLuVO4的溫度控制在25°C左右；倍頻晶體36采用三硼酸鋰(LBO)，切割角度滿足I類相位匹配條件Θ =90°，φ =3.5°，尺寸為4X4X5mm，兩端通光面鍍1000~1200nm和500~600nm波段增透膜，三硼酸鋰(LBO)溫度控制在室溫，以便實現(xiàn)最佳倍頻效率。
[0040]實施例2:
[0041]本實施例中的泵浦源1、自拉曼晶體33、倍頻晶體36、輸入鏡31以及扭轉(zhuǎn)模腔設計和參數(shù)選擇均與實施例1完全相同，與實施例1的區(qū)別在于自拉曼諧振腔采用折疊型，基頻光和Stokes光傳播光路為折線，輸出鏡32鍍有500~600nm和1000~1200nm高反射膜，分束鏡35鍍有1000~1200nm高反射膜和500~600nm增透膜；本實施例的全固態(tài)單縱模黃光激光器與實施例1的光路傳播過程基本相同，不同的是:經(jīng)分束鏡35反射的單縱模Stokes光注入到倍頻晶體36中，倍頻產(chǎn)生單縱模黃光，單縱模黃光發(fā)射到輸出鏡被其反射由分束鏡35透射輸出。
[0042]實施例2的變形例1:
[0043]本實施例與實施例2相同的結構和參數(shù)選型基本相同，只是自拉曼晶體33選用c軸切割的Nd = YVO4，摻雜濃度為2at.%，晶體尺寸為4X4X 10mm，Nd = YVO4晶體的兩個通光面上鍍有808nm和1000~1200nm波段的增透膜，NdiYVO4晶體的溫度控制在2fTC左右；倍頻晶體36采用三硼酸鋰(LBO)，切割角度滿足I類相位匹配條件θ=90° φ? 7°，尺寸為4X4X5mm，兩端通光面鍍1000~1200nm和500~600nm波段增透膜，溫度控制在室溫，以便實現(xiàn)最佳倍頻效率。
[0044]實施例2的變形例2:
[0045]本實施例與實施例2相同的結構和參數(shù)選型基本相同，只是自拉曼晶體33選用c軸切割的Nd:LuVO4，摻雜濃度為0.5at.%，晶體尺寸為4X4X 15mm，Nd:LuVO4晶體的兩個通光面上鍍有808nm和1000~1200nm波段的增透膜，NchLuVO4晶體的溫度控制在25°C左右；倍頻晶體36采用硼酸鉍ΒΙΒ0，切割角度滿足I類相位匹配條件Θ =177.6°，φ =90°,尺寸為4X4X5mm，兩端通光面鍍1000~1200nm和500~600nm波段增透膜，晶體溫度控制在室溫，以便實現(xiàn)最佳倍頻效率。
[0046]上述各實施例中，本發(fā)明的所有光學部件在使用過程中均可以采用相應的外部支架進行定位，本發(fā)明對每一光學元件的具體位置不作限定，可以根據(jù)具體實驗要求進行調(diào)整，但是所有的光學元件組合形成的光路傳播必須與本發(fā)明的光路傳播一致，滿足本發(fā)明對生物樣品的照射和檢測要求。
[0047] 上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結構、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
【權利要求】
1.一種全固態(tài)單縱模黃光激光器，其特征在于:它包括一泵浦源、一光學稱合系統(tǒng)和一自拉曼諧振腔，所述自拉曼諧振腔包括一輸入鏡、一輸出鏡、一自拉曼晶體、一扭轉(zhuǎn)模腔結構、一分束鏡和一倍頻晶體，所述扭轉(zhuǎn)腔膜結構包括一布儒斯特窗口和一平行設置在所述自拉曼晶體兩側(cè)的λ/4波片組合； 所述泵浦源出射的泵浦光經(jīng)過所述光學耦合系統(tǒng)的準直聚焦，并通過所述輸入鏡注入到所述自拉曼晶體中，所述自拉曼晶體吸收泵浦光能量在所述自拉曼諧振腔中產(chǎn)生基頻光；基頻光在所述自拉曼諧振腔中往返傳播通過所述布儒斯特窗口起偏形成線偏振光，所述λ /4波片組合使在其內(nèi)側(cè)的所述自拉曼晶體中傳播的光是圓偏振光，同時使在其外側(cè)傳播的光是線偏振光；當基頻光光場強度增加到拉曼閾值時，基頻光經(jīng)過所述自拉曼晶體自身的受激拉曼散射轉(zhuǎn)換為Stokes光，Stokes光通過所述分束鏡注入到所述倍頻晶體中，所述倍頻晶體對Stokes光進行倍頻后產(chǎn)生單縱模黃光，單縱模黃光通過所述輸出鏡或分束鏡輸出到所述自拉曼諧振腔外。
2.如權利要求1所述的一種全固態(tài)單縱模黃光激光器，其特征在于:所述分束鏡兩側(cè)鍍有基頻光和Stokes光增透膜，面向所述輸出鏡一側(cè)鍍有黃光高反射膜，所述分束鏡將透射的激光發(fā)送到所述倍頻晶體進行倍頻，所述輸入鏡、自拉曼晶體、扭轉(zhuǎn)模腔結構、分束鏡、倍頻晶體和輸出鏡構成直線型自拉曼諧振腔，所述單縱模黃光由所述輸出鏡輸出。
3.如權利要求1所述的一種全固態(tài)單縱模黃光激光器，其特征在于:所述分束鏡朝向腔內(nèi)一側(cè)鍍有基頻光和Stokes光高反射膜，同時還鍍有黃光增透膜，所述分束鏡將反射的激光發(fā)射到所述倍頻晶體進行倍頻，所述輸入鏡、自拉曼晶體、扭轉(zhuǎn)模腔結構、分束鏡、倍頻晶體和輸出鏡構成折疊型自拉曼諧振腔，所述單縱模黃光由所述分束鏡輸出。
4.如權利要求1或2或3所述的一種全固態(tài)單縱模黃光激光器，其特征在于:所述自拉曼晶體采用各向同性晶體或沿特殊軸向生長或切割的各向異性晶體；所述自拉曼晶體的兩個通光面都鍍有對泵浦光、基頻光和Stokes光的增透膜。
5.如權利要求4所述的一種全固態(tài)單縱模黃光激光器，其特征在于:所述自拉曼晶體采用沿C軸切割的釩酸鹽晶體或鍵合晶體中的一種，所述沿C軸切割的釩酸鹽晶體包括摻釹釩酸釔、摻釹釩酸釓和摻釹釩酸镥；所述沿C軸切割的鍵合晶體包括YV04/Nd:YV04、GdV04/Nd: GdVO4 和 LuV04/Nd: LuVO4。
6.如權利要求1或2或3或5所述的一種全固態(tài)單縱模黃光激光器,其特征在于:所述倍頻晶體采用三硼酸鋰、β相偏硼酸鋇、硼酸鉍和磷酸鈦氧鉀中的一種，所述倍頻晶體兩端鍍有基頻光、Stokes光以及500nm~600nm波段的增透膜。
7.如權利 要求1或2或3或5所述的一種全固態(tài)單縱模黃光激光器,其特征在于:所述光學耦合系統(tǒng)包括一耦合光纖、一準直透鏡和一聚焦透鏡，所述泵浦源將輸出的泵浦光經(jīng)耦合光纖耦合后發(fā)送到所述準直透鏡準直成平行光，平行光發(fā)射到所述聚焦透鏡聚焦進入所述自拉曼諧振腔。
8.如權利要求1或2或3或5所述的一種全固態(tài)單縱模黃光激光器,其特征在于:所述兩個λ/4波片和布儒斯特窗口的中心波長與基頻光波長相對應，所述λ/4波片采用零級波片和多級波片中的一種。
9.如權利要求1或2或3或5所述的一種全固態(tài)單縱模黃光激光器,其特征在于:所述輸入鏡上鍍有泵浦光增透膜和基頻光、Stokes波段的高反射膜。
10.如權利要求1或2或3或5所述的一種全固態(tài)單縱模黃光激光器，其特征在于:當采用直線型自拉曼諧振腔時，所述輸出鏡鍍有基頻光和Stokes波段高反射膜以及500nm~600nm波段增透膜；當采用折疊型自拉曼諧振腔時，所述輸出鏡鍍有基頻光、Stokes光和500nm~600nm波段的 高反 射膜。
【文檔編號】H01S3/108GK103618205SQ201310625053
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權日:2013年11月28日
【發(fā)明者】李小麗, 談宜東, 張書練 申請人:清華大學