本實(shí)用新型涉及激光技術(shù)領(lǐng)域中的拉曼激光器領(lǐng)域，尤其涉及一種雙晶體復(fù)合增益的內(nèi)腔拉曼黃光激光器。
背景技術(shù)：
內(nèi)腔倍頻拉曼激光器是獲得黃光輸出的重要技術(shù)途徑，即通過(guò)受激拉曼散射(SRS)將摻Nd激光工作介質(zhì)高效的1.06μm激光轉(zhuǎn)換為1.18μm一階斯托克斯光，而后進(jìn)行倍頻，產(chǎn)生波長(zhǎng)588nm附近的黃光輸出。
早期的內(nèi)腔倍頻拉曼激光器多采用摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)作為激光增益介質(zhì)，由于其產(chǎn)生的激光是非偏振光，一階斯托克斯光同樣不具有偏振性，內(nèi)腔倍頻過(guò)程需采用磷酸氧鈦鉀(KTP)等晶體實(shí)現(xiàn)II類(lèi)相位匹配，存在走離等不利因素，限制了黃光輸出功率和轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)也影響了光束質(zhì)量。
有些激光增益介質(zhì)，如摻釹釩酸釔(Nd:YVO4)、摻釹釩酸釓(Nd:GdVO4)和摻釹鎢酸鉀釓(Nd:KGW)等具有較強(qiáng)的拉曼增益，因此可以在一塊晶體中同時(shí)實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射和SRS兩個(gè)過(guò)程，即自拉曼激光器。特別是釩酸鹽晶體，激光受激發(fā)射截面和拉曼增益系數(shù)都比較大，更為重要的是，其激光輸出具有線(xiàn)偏振特性，通過(guò)三硼酸鋰(LBO)等晶體I類(lèi)相位匹配倍頻，產(chǎn)生黃光輸出的轉(zhuǎn)換效率高，且光束質(zhì)量更好。但是，自拉曼激光器中，激光發(fā)射和SRS兩個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的熱量積累在同一晶體中，熱效應(yīng)更為嚴(yán)重，影響激光發(fā)射和SRS的轉(zhuǎn)換效率，嚴(yán)重時(shí)甚至造成晶體破裂。
為解決上述問(wèn)題，提高內(nèi)腔倍頻拉曼黃光激光器的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率，本實(shí)用新型提出一種Nd:YAG/Nd:YVO4復(fù)合增益的拉曼黃光激光器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型提供了一種雙晶體復(fù)合增益的內(nèi)腔拉曼黃光激光器，本實(shí)用新型采用共軸的Nd:YAG和Nd:YVO4晶體同時(shí)提供激光增益，提高泵浦功率上限，同時(shí)利用Nd:YVO4激光的偏振特性保證經(jīng)SRS產(chǎn)生的一階斯托克斯光為線(xiàn)偏振態(tài)，從而可用LBO晶體I類(lèi)相位匹配倍頻產(chǎn)生黃光，提高倍頻效率，最終實(shí)現(xiàn)提高黃光輸出功率和轉(zhuǎn)換效率的有益效果，詳見(jiàn)下文描述：
一種雙晶體復(fù)合增益的內(nèi)腔拉曼黃光激光器，包括：激光二極管泵浦源、傳能光纖、耦合透鏡組、全反鏡、Nd:YAG晶體、Nd:YVO4晶體、倍頻晶體、黃光輸出鏡，
所述激光二極管泵浦源發(fā)出808nm泵浦光，分別被共軸放置的Nd:YAG晶體和Nd:YVO4晶體各吸收一部分，兩塊晶體同時(shí)提供激光增益，1.06μm的基頻激光偏振態(tài)為π偏振，在所述全反鏡和所述黃光輸出鏡構(gòu)成的諧振腔內(nèi)振蕩；
基頻激光經(jīng)過(guò)所述Nd:YVO4晶體獲得拉曼增益，超過(guò)受激拉曼散射閾值后振蕩產(chǎn)生1.18μm斯托克斯光；1.18μm斯托克斯光經(jīng)所述倍頻晶體倍頻，產(chǎn)生588nm黃光，經(jīng)所述黃光輸出鏡輸出。
其中，所述耦合透鏡組雙面鍍泵浦光增透膜。所述全反鏡鍍泵浦光增透、基頻激光和斯托克斯光高反膜系。
其中，所述Nd:YAG晶體和所述Nd:YVO4晶體均兩端鍍泵浦光、基頻激光、斯托克斯光增透膜。所述倍頻晶體兩端鍍基頻激光、斯托克斯光和倍頻黃光增透膜。所述黃光輸出鏡鍍基頻激光、斯托克斯光高反、倍頻黃光增透膜系。
所述拉曼黃光激光器還包括：Q開(kāi)關(guān)，所述Q開(kāi)關(guān)兩端鍍基頻激光和斯托克斯光增透膜。
所述拉曼黃光激光器還包括：諧波鏡，所述諧波鏡雙面鍍基頻激光和斯托克斯光增透膜，一面鍍倍頻黃光高反膜，用來(lái)收集反向傳輸?shù)谋额l黃光。
本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的有益效果是：本實(shí)用新型利用Nd:YAG/Nd:YVO4雙晶體同時(shí)提供激光增益，保證基頻激光的偏振性，從而可采用I類(lèi)相位匹配方式倍頻，改善轉(zhuǎn)換效率和光束質(zhì)量；另一方面，由于Nd:YAG晶體和Nd:YVO4晶體分別吸收部分泵浦光，熱負(fù)載由二者共同承擔(dān)，可充分利用Nd:YAG晶體熱破裂閾值高的優(yōu)點(diǎn)，施加更高的泵浦功率，從而提高黃光輸出功率。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型提供的一種雙晶體復(fù)合增益的內(nèi)腔拉曼黃光激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：
1：808nm激光二極管泵浦源； 2：傳能光纖；
3：耦合透鏡組； 4：全反鏡；
5：Nd:YAG晶體； 6：Nd:YVO4晶體；
7：Q開(kāi)關(guān)； 8：諧波鏡；
9：倍頻晶體； 10：黃光輸出鏡。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
實(shí)施例1
本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種雙晶體復(fù)合增益的內(nèi)腔拉曼黃光激光器，參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型實(shí)施中，除Nd:YAG晶體5作為激光增益介質(zhì)外，作為拉曼增益介質(zhì)的Nd:YVO4晶體6也同時(shí)對(duì)1.06μm激光提供部分增益，使得基頻光和斯托克斯光具有線(xiàn)偏特性，該拉曼黃光激光器的設(shè)計(jì)原理如下所述：
激光二極管泵浦源發(fā)出泵浦光，分別被共軸放置的Nd:YAG晶體5和Nd:YVO4晶體6各吸收一部分，兩塊晶體同時(shí)提供激光增益，由于Nd:YAG晶體5在兩個(gè)偏振方向上增益相同，而Nd:YVO4晶體6在π偏振方向上的增益遠(yuǎn)大于σ偏振方向，因而總體上π偏振的激光增益較高，在模式競(jìng)爭(zhēng)的作用下，最終1.06μm的基頻激光偏振態(tài)為π偏振，在全反鏡和黃光輸出鏡構(gòu)成的諧振腔內(nèi)振蕩；基頻激光經(jīng)過(guò)Nd:YVO4晶體6獲得拉曼增益，超過(guò)SRS閾值后振蕩產(chǎn)生1.18μm斯托克斯光；1.18μm斯托克斯光經(jīng)所述倍頻晶體倍頻，產(chǎn)生588nm黃光，經(jīng)輸出鏡輸出。依靠雙晶體復(fù)合增益保證激光偏振性，能夠提高倍頻效率；另外，熱負(fù)載由兩塊晶體共同承擔(dān)，可充分利用Nd:YAG晶體5熱破裂閾值高的優(yōu)點(diǎn)，施加更高的泵浦功率，從而提高黃光輸出功率。
激光增益介質(zhì)一端鍍泵浦光增透、基頻激光和斯托克斯光高反膜系，另一端鍍基頻激光增透膜；聚焦透鏡組雙面鍍泵浦光增透膜；全反鏡鍍泵浦光增透、基頻激光和斯托克斯光高反膜系；Nd:YAG晶體5和Nd:YVO4晶體6均兩端鍍泵浦光、基頻激光、斯托克斯光增透膜；倍頻晶體兩端鍍基頻激光、斯托克斯光和倍頻黃光增透膜；黃光輸出鏡鍍基頻激光、斯托克斯光高反、倍頻黃光增透膜系；
通過(guò)上述設(shè)置，可以保證激光的偏振性，從而可以I類(lèi)相位匹配倍頻，改善轉(zhuǎn)換效率和光束質(zhì)量；同時(shí)，熱負(fù)載由兩塊晶體分擔(dān)，可減輕熱效應(yīng)的影響，避免熱破裂的危險(xiǎn)，施加更高的泵浦以提高輸出功率。
實(shí)施例2
下面結(jié)合圖1，對(duì)實(shí)施例1中的方案進(jìn)行進(jìn)一步地介紹，參見(jiàn)圖1，該雙晶體復(fù)合增益的內(nèi)腔拉曼黃光激光器包括：激光二極管泵浦源1、傳能光纖2、耦合透鏡組3、全反鏡4、Nd:YAG晶體5、Nd:YVO4晶體6、倍頻晶體9、黃光輸出鏡10，其中，
耦合透鏡組3鍍808nm增透膜；全反鏡4鍍808nm增透、1064nm和1176nm高反膜；Nd:YAG晶體5和Nd:YVO4晶體6均鍍808nm、1064nm、1176nm增透膜；倍頻晶體9鍍1064nm、1176nm增透膜；黃光輸出鏡10鍍1064nm、1176nm高反、588nm增透膜；
激光二極管泵浦源1發(fā)射808nm泵浦光，經(jīng)過(guò)傳能光纖2輸出，再經(jīng)過(guò)耦合透鏡組3聚焦后泵浦激光晶體，部分泵浦光被Nd:YAG晶體5吸收，剩余部分被Nd:YVO4晶體6吸收，由于Nd:YVO4晶體6的π偏振方向激光增益較高，1064nm基頻激光總的增益仍然是此方向上更高，因此可形成線(xiàn)偏振的基頻光，在全反鏡4和黃光輸出鏡10構(gòu)成的諧振腔內(nèi)振蕩；線(xiàn)偏振的1064nm激光經(jīng)過(guò)Nd:YVO4晶體6時(shí)，獲得拉曼增益，當(dāng)增益大于SRS損耗，便產(chǎn)生線(xiàn)偏振的1176nm一階斯托克斯光，在全反鏡4和黃光輸出鏡10構(gòu)成的諧振腔內(nèi)振蕩；腔內(nèi)振蕩的1176nm斯托克斯光經(jīng)倍頻晶體倍頻，產(chǎn)生588nm黃光，經(jīng)黃光輸出鏡10輸出。
其中，倍頻晶體9可以是LBO晶體，也可是偏硼酸鋇(BBO)、硼酸鉍(BIBO)、周期極化鉭酸鋰(PPLT)等非線(xiàn)性晶體，相位匹配方式可以是角度相位匹配，也可以是溫度相位匹配，只要在1176nm倍頻處有I類(lèi)匹配即可；
其中，為實(shí)現(xiàn)激光的脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)，本實(shí)用新型實(shí)施例中的拉曼黃光激光器，還包括：Q開(kāi)關(guān)7，Q開(kāi)關(guān)7兩端鍍有1064nm、1176nm增透膜，通過(guò)Q開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)激光的脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)，提高激光峰值功率，進(jìn)而提高SRS和倍頻效率，Q開(kāi)關(guān)可以為聲光Q開(kāi)關(guān)、電光Q開(kāi)關(guān)以及被動(dòng)Q開(kāi)關(guān)，本實(shí)用新型實(shí)施例對(duì)此不做限制。
其中，為提高黃光輸出功率，本實(shí)用新型實(shí)施例中的拉曼黃光激光器，還包括：諧波片8，諧波片8雙面鍍1064nm、1176nm增透膜，單面鍍588nm高反膜，通過(guò)諧波片使得反向傳輸?shù)?88nm黃光能夠經(jīng)輸出鏡10輸出。
綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種雙晶體復(fù)合增益的內(nèi)腔拉曼黃光激光器，利用Nd:YAG/Nd:YVO4雙晶體同時(shí)提供基頻激光增益，保證激光的偏振性，從而可以采用I類(lèi)相位匹配方式倍頻，改善轉(zhuǎn)換效率和光束質(zhì)量；另一方面，由于Nd:YAG晶體和Nd:YVO4晶體分別吸收部分泵浦光，熱負(fù)載由二者共同承擔(dān)，可充分利用Nd:YAG晶體熱破裂閾值高的優(yōu)點(diǎn)，施加更高的泵浦功率，從而提高黃光輸出功率。
本實(shí)用新型實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說(shuō)明的以外，其他器件的型號(hào)不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，上述本實(shí)用新型實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。