一種雙波長可選的激光光源及實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙波長可選的激光光源，包括激光光源本體，所述激光光源本體的光路中依次設(shè)置有泵浦源、全反鏡片、激光晶體、偏振分束立方和輸出鏡片，所述全反鏡片與輸出鏡片之間構(gòu)成了激光的振蕩腔，光路通過偏振分束立方的分光棱鏡反射呈90°角，激光晶體通過機(jī)械或電動(dòng)方式，并以光路為軸旋轉(zhuǎn)，激光晶體為四方晶系或正交晶系，激光晶體通光方向?yàn)榉枪廨S的一條晶軸方向，其垂直光路方向兩個(gè)晶軸對(duì)應(yīng)的熒光光譜最強(qiáng)線波長不同；所述的偏振分束立方通過電介質(zhì)分束膜來反射s偏振分量，允許p偏振分量通過，從而分離s和p偏振光分量。上述技術(shù)方案，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、系統(tǒng)穩(wěn)定且操作方便。
【專利說明】
一種雙波長可選的激光光源及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙波長可選的激光光源及實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]波長可選激光在激光通信、大氣與環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。比如在激光通信時(shí)不同的激光波長代表不同的信息，接收方對(duì)波長的判斷，可獲得不同信息;在大氣與環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用中，不同氣體成分的吸收波長不一樣，可采用多個(gè)波長的激光對(duì)不同氣體成分進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0003]在通常情況下，通過稀土摻雜的固體激光器只能輸出特定波長的激光。為實(shí)現(xiàn)多波長可選激光光源，通常需要多臺(tái)激光器集成的設(shè)備，轉(zhuǎn)換不同波長的激光過程中需要控制不同激光器的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)?；蛘?，通過共用一個(gè)激光晶體，利用不同的諧振腔實(shí)現(xiàn)不同波長的激光輸出。
[0004]通過以上方式實(shí)現(xiàn)的波長可選激光器結(jié)構(gòu)分散，成本相對(duì)較高，系統(tǒng)不穩(wěn)定，操作不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、系統(tǒng)穩(wěn)定且操作方便的雙波長可選的激光光源及實(shí)現(xiàn)方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:一種雙波長可選的激光光源，包括激光光源本體，所述激光光源本體的光路中依次設(shè)置有栗浦源、全反鏡片、激光晶體、偏振分束立方和輸出鏡片，所述全反鏡片與輸出鏡片之間構(gòu)成了激光的振蕩腔，光路通過偏振分束立方的分光棱鏡反射呈90°角，激光晶體通過機(jī)械或電動(dòng)方式，并以光路為軸旋轉(zhuǎn)，激光晶體為四方晶系或正交晶系，激光晶體通光方向?yàn)榉枪廨S的一條晶軸方向，其垂直光路方向兩個(gè)晶軸對(duì)應(yīng)的熒光光譜最強(qiáng)線波長不同；所述全反鏡片鍍有第一介質(zhì)膜，所述輸出鏡片上鍍有第二介質(zhì)膜，所述激光晶體兩通光端面鍍有對(duì)激光晶體產(chǎn)生的激光波長增透的增透膜，以減少激光晶體端面對(duì)振蕩腔內(nèi)激光的反射損耗;所述的偏振分束立方通過電介質(zhì)分束膜來反射S偏振分量，允許P偏振分量通過，從而分I^iS和P偏振光分量。
[0007]通過采用上述技術(shù)方案，巧妙利用偏振分束立方，通過旋轉(zhuǎn)激光晶體，強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)偏振方向平行不同晶軸的激光振蕩，實(shí)現(xiàn)不同激光波長的輸出，使得輸出波長的選擇更加靈活，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊，所需光學(xué)元件較少，可以大大降低成本，并且系統(tǒng)穩(wěn)定性較好，更便于操作。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為:所述栗浦源是808納米的半導(dǎo)體激光器。通過本設(shè)置，栗浦源設(shè)置合理，工作更加可靠。
[0009]本發(fā)明還進(jìn)一步設(shè)置為:所述全反鏡片鍍的第一介質(zhì)膜對(duì)激光晶體產(chǎn)生的激光波長反射，同時(shí)對(duì)栗浦光透過。通過本設(shè)置，結(jié)構(gòu)設(shè)置更加合理，工作更加穩(wěn)定。
[0010]本發(fā)明還進(jìn)一步設(shè)置為:所述輸出鏡片鍍的第二介質(zhì)膜對(duì)激光晶體產(chǎn)生的激光波長部分透過。通過本設(shè)置，第二介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)設(shè)置更加合理，工作穩(wěn)定。
[0011 ]本發(fā)明還進(jìn)一步設(shè)置為:所述激光晶體為四方晶系的Nd: YVO4SNd: CaYAlO4晶體，或?yàn)檎痪档腘chYAlO3晶體。通過本設(shè)置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。
[0012]本發(fā)明還提供了一種如上所述的雙波長可選的激光光源實(shí)現(xiàn)方法:半導(dǎo)體激光器的輸出激光通過耦合聚焦從端面栗浦激光晶體，激光將通過偏振分束立方反射，在全反鏡片和輸出鏡片之間實(shí)現(xiàn)振蕩加強(qiáng)，并由輸出鏡片部分輸出。為了實(shí)現(xiàn)不同激光波長輸出，通過旋轉(zhuǎn)激光晶體，當(dāng)垂直光路方向的一個(gè)晶軸與偏振分束立方的s偏振平行時(shí)，激光光源本體可實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定波長的激光輸出。當(dāng)對(duì)激光晶體以光路為軸旋轉(zhuǎn)90°后，激光晶體的另一個(gè)晶軸與偏振分束立方的s偏振平行時(shí)，激光光源本體可實(shí)現(xiàn)另一個(gè)特定波長的激光輸出。其輸出的具體波長有激光晶體的特性決定，本發(fā)明選用的激光晶體對(duì)應(yīng)兩個(gè)輸出波長不一樣。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)置更加合理，巧妙利用偏振分束立方，通過旋轉(zhuǎn)激光晶體，強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)偏振方向平行不同晶軸的激光振蕩，實(shí)現(xiàn)不同激光波長的輸出，使得輸出波長的選擇更加靈活，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊，所需光學(xué)元件較少，可以大大降低成本，并且系統(tǒng)穩(wěn)定性較好，更便于操作。
[0014]下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)不意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施例偏振分束立方的分光特性示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明實(shí)施例激光波長示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參見圖1、圖2和圖3，本發(fā)明公開的一種雙波長可選的激光光源，包括激光光源本體，所述激光光源本體的光路中依次設(shè)置有栗浦源1、全反鏡片2、激光晶體3、偏振分束立方4和輸出鏡片5，所述全反鏡片2與輸出鏡片5之間構(gòu)成了激光的振蕩腔，光路通過偏振分束立方4的分光棱鏡反射呈90°角，激光晶體3通過機(jī)械或電動(dòng)方式，并以光路為軸旋轉(zhuǎn)，激光晶體3為四方晶系或正交晶系，激光晶體3通光方向?yàn)榉枪廨S的一條晶軸方向，其垂直光路方向兩個(gè)晶軸對(duì)應(yīng)的熒光光譜最強(qiáng)線波長不同；所述全反鏡片2鍍有第一介質(zhì)膜，所述輸出鏡片5上鍍有第二介質(zhì)膜，所述激光晶體3兩通光端面鍍有對(duì)激光晶體產(chǎn)生的激光波長增透的增透膜;所述的偏振分束立方4通過電介質(zhì)分束膜來反射s偏振分量，允許P偏振分量通過，從而分1? s和P偏振光分量。
[0019]作為優(yōu)選的，所述栗浦源1、全反鏡片2、激光晶體3、偏振分束立方4和輸出鏡片5分別通過現(xiàn)有的支架或連接件連接，各部件之間留有間隙，本實(shí)施例栗浦源1、全反鏡片2、激光晶體3、偏振分束立方4和輸出鏡片5依次從左往右設(shè)置。此技術(shù)方案為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，本實(shí)施例就不再加以敘述了。
[0020]所述栗浦源I是808納米的半導(dǎo)體激光器。
[0021]所述全反鏡片2鍍的第一介質(zhì)膜對(duì)激光晶體產(chǎn)生的激光波長高反射，同時(shí)對(duì)栗浦光高透。
[0022]所述輸出鏡片5鍍的第二介質(zhì)膜對(duì)激光晶體產(chǎn)生的激光波長部分透過。
[0023]所述的激光晶體3兩通光端面鍍有對(duì)對(duì)激光晶體3可產(chǎn)生的激光波長增透的增透膜系，激光晶體3可以為四方晶系的Nd: YVO4SNd: CaYAlO4等激光晶體，或?yàn)檎痪档腘d:YAlO3晶體。作為優(yōu)選的，激光晶體3通過現(xiàn)有的電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
[0024]本發(fā)明還提供了一種如上所述的雙波長可選的激光光源實(shí)現(xiàn)方法:半導(dǎo)體激光器的輸出激光通過耦合聚焦從端面栗浦激光晶體，激光將通過偏振分束立方反射，在全反鏡片和輸出鏡片之間實(shí)現(xiàn)振蕩加強(qiáng)，并由輸出鏡片部分輸出。
[0025]為了實(shí)現(xiàn)不同激光波長輸出，通過旋轉(zhuǎn)激光晶體，當(dāng)垂直光路方向的一個(gè)晶軸與偏振分束立方的s偏振平行時(shí)，激光光源本體可實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定波長的激光輸出。當(dāng)對(duì)激光晶體以光路為軸旋轉(zhuǎn)90°后，激光晶體的另一個(gè)晶軸與偏振分束立方的s偏振平行時(shí)，激光光源本體可實(shí)現(xiàn)另一個(gè)特定波長的激光輸出。其輸出的具體波長有激光晶體的特性決定，本發(fā)明選用的激光晶體對(duì)應(yīng)兩個(gè)輸出波長不一樣。
[0026]參見圖1和圖3，按照?qǐng)D1的光路制作一臺(tái)基于Nd:YVO4晶體作為激光晶體的雙波長可選的激光源，可實(shí)現(xiàn)1064nm和1066nm可選的激光輸出。圖3為以為Nd: YV04激光晶體，通過旋轉(zhuǎn)晶體獲得的兩個(gè)激光波長。
[0027]激光光源本體的光路中依次設(shè)置有栗浦源、全反鏡片、通光方向沿晶軸a向切割的Nd: YV0^aB體、偏振分束立方、和輸出鏡片，其中全反鏡片與輸出鏡片之間構(gòu)成了 1.06微米激光的振蕩腔，光路通過偏振分光棱鏡反射呈90°角，激光晶體可通過機(jī)械或電動(dòng)以光路為軸旋轉(zhuǎn)。Nd: YV04晶體屬于四方晶系，其光軸方向?qū)?yīng)晶軸c軸方向，通光方向沿晶軸a軸方向切割的Nd:YV04晶體使用可滿足通光方向?yàn)榉枪廨S的一條晶軸方向，其垂直光路方向兩個(gè)晶軸c軸和b軸對(duì)應(yīng)的熒光光譜最強(qiáng)線波長分別為1064nm和1066nm波長。
[0028]所述栗浦源是808納米的半導(dǎo)體激光器。
[0029]所述全反鏡片鍍的介質(zhì)膜對(duì)1064nm和1066nm激光高反射，同時(shí)對(duì)808納米的栗浦光高透。
[0030]所述輸出鏡片鍍的介質(zhì)膜對(duì)1064nm和1066nm激光部分透過。
[0031]實(shí)現(xiàn)過程中，808nm的半導(dǎo)體激光器的輸出激光通過耦合聚焦從端面栗浦NchYVO4晶體，激光將通過偏振分束立方反射，在全反鏡片和輸出鏡片之間實(shí)現(xiàn)振蕩加強(qiáng)，并由輸出鏡片部分輸出1064nm或1066nm激光。
[0032]為了實(shí)現(xiàn)不同激光波長輸出，通過旋轉(zhuǎn)Nd:YV0^aB體，當(dāng)垂直光路方向的一個(gè)晶軸C軸與偏振分束立方的S偏振平行時(shí)，激光光源本體可實(shí)現(xiàn)1064nm波長的激光輸出。當(dāng)對(duì)激光晶體以光路為軸旋轉(zhuǎn)90°后，激光晶體的另一個(gè)晶軸b軸與偏振分束立方的s偏振平行時(shí)，激光光源本體可實(shí)現(xiàn)1066nm波長的激光輸出。
[0033]當(dāng)激光晶體改為通光方向沿晶軸a向切割的Nd:CaYAlO4晶體，可實(shí)現(xiàn)輸出的激光波長分別為1070nm和1080nm。通過旋轉(zhuǎn)Nd: CaYAlO4晶體，當(dāng)垂直光路方向的一個(gè)晶軸c軸與偏振分束立方的s偏振平行時(shí)，激光光源本體可實(shí)現(xiàn)1070nm波長的激光輸出。當(dāng)對(duì)激光晶體以光路為軸旋轉(zhuǎn)90°后，激光晶體的另一個(gè)晶軸b軸與偏振分束立方的s偏振平行時(shí)，激光光源本體可實(shí)現(xiàn)1080nm波長的激光輸出。
[0034]當(dāng)激光晶體改為通光方向沿晶軸b向切割的Nd:YAlO3晶體，可實(shí)現(xiàn)輸出的激光波長分別為1064nm和1079nm。通過旋轉(zhuǎn)Nd = YAlO3晶體，當(dāng)垂直光路方向的一個(gè)晶軸c軸與偏振分束立方的S偏振平行時(shí)，激光光源本體可實(shí)現(xiàn)1064nm波長的激光輸出。當(dāng)對(duì)激光晶體以光路為軸旋轉(zhuǎn)90°后，激光晶體的另一個(gè)晶軸b軸與偏振分束立方的s偏振平行時(shí)，激光光源本體可實(shí)現(xiàn)1079nm波長的激光輸出。
[0035]上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體描述，只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，本領(lǐng)域的技術(shù)工程師根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙波長可選的激光光源，包括激光光源本體，其特征在于:所述激光光源本體的光路中依次設(shè)置有栗浦源、全反鏡片、激光晶體、偏振分束立方和輸出鏡片，所述全反鏡片與輸出鏡片之間構(gòu)成了激光的振蕩腔，光路通過偏振分束立方的分光棱鏡反射呈90°角，激光晶體通過機(jī)械或電動(dòng)方式，并以光路為軸旋轉(zhuǎn)，激光晶體為四方晶系或正交晶系，激光晶體通光方向?yàn)榉枪廨S的一條晶軸方向，其垂直光路方向兩個(gè)晶軸對(duì)應(yīng)的熒光光譜最強(qiáng)線波長不同；所述全反鏡片鍍有第一介質(zhì)膜，所述輸出鏡片上鍍有第二介質(zhì)膜，所述激光晶體兩通光端面鍍有對(duì)激光晶體產(chǎn)生的激光波長增透的增透膜;所述的偏振分束立方通過電介質(zhì)分束膜來反射S偏振分量，允許P偏振分量通過，從而分1? S和P偏振光分量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波長可選的激光光源，其特征在于:所述栗浦源是808納米的半導(dǎo)體激光器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙波長可選的激光光源，其特征在于:所述全反鏡片鍍的第一介質(zhì)膜對(duì)激光晶體產(chǎn)生的激光波長反射，同時(shí)對(duì)栗浦光透過。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙波長可選的激光光源，其特征在于:所述輸出鏡片鍍的第二介質(zhì)膜對(duì)激光晶體產(chǎn)生的激光波長部分透過。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙波長可選的激光光源，其特征在于:所述激光晶體為四方晶系的Nd: YVO4^Nd: CaYAlO4晶體，或?yàn)檎痪档腘d: YAlO3晶體。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙波長可選的激光光源實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:半導(dǎo)體激光器的輸出激光通過耦合聚焦從端面栗浦激光晶體，激光將通過偏振分束立方反射，在全反鏡片和輸出鏡片之間實(shí)現(xiàn)振蕩加強(qiáng)，并由輸出鏡片部分輸出；為了實(shí)現(xiàn)不同激光波長輸出，通過旋轉(zhuǎn)激光晶體，當(dāng)垂直光路方向的一個(gè)晶軸與偏振分束立方的s偏振平行時(shí)，激光光源本體可實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定波長的激光輸出；當(dāng)對(duì)激光晶體以光路為軸旋轉(zhuǎn)90°后，激光晶體的另一個(gè)晶軸與偏振分束立方的s偏振平行時(shí)，激光光源本體可實(shí)現(xiàn)另一個(gè)特定波長的激光輸出；其輸出的具體波長有激光晶體的特性決定，激光晶體對(duì)應(yīng)兩個(gè)輸出波長不一樣。
【文檔編號(hào)】H01S3/106GK105932532SQ201610556821
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年7月13日
【發(fā)明人】段延敏, 朱海永, 郭俊宏, 俞葉, 阮秀凱
【申請(qǐng)人】溫州大學(xué)