一種558nm波長(zhǎng)單頻輸出的全固體激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于激光技術(shù)領(lǐng)域中，涉及的一種通過(guò)腔內(nèi)倍頻方法獲得558nm波長(zhǎng)輸出的全固體單頻黃光激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有激光具有單色性、準(zhǔn)直性和高亮度等特點(diǎn)，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。特別的，黃光波段的激光在醫(yī)療領(lǐng)域有著重要應(yīng)用，在診斷方面，黃激光是內(nèi)全反射熒光成像系統(tǒng)或流式細(xì)胞儀或共聚焦顯微掃描系統(tǒng)的理想選擇;在醫(yī)療方面，黃激光可以對(duì)癬紅斑痣或毛細(xì)血管或眼底黃斑病變等疾病進(jìn)行有效治療。
[0003]常用黃激光器有Kr離子激光(568nm)，染料激光(577nm)，銅蒸氣激光(578nm)等激光器，但這些激光器都存在固有的缺點(diǎn)。Kr離子激光和銅蒸氣激光都屬于氣體激光器，其體積都很大，耗電量也很大;染料激光器是液體激光器，其染料的毒性對(duì)人體有害，不足以滿足儀器使用要求。隨著半導(dǎo)體激光器的研究進(jìn)展和產(chǎn)品化逐漸成熟，光栗半導(dǎo)體激光器和半導(dǎo)體栗浦的固體激光其得到了迅速發(fā)展，具有光束質(zhì)量好，體積小和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但目前光栗半導(dǎo)體黃激光器波長(zhǎng)比較局限，而半導(dǎo)體栗浦的固體激光器結(jié)合非線性頻率變換技術(shù)則使得黃廣播段比較寬廣。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有關(guān)于半導(dǎo)體栗浦固體黃激光器的報(bào)道。他們主要采取以下四種方式:一是基于雙基頻譜線振蕩通過(guò)非線性和頻獲得(Intracavity sum-frequencyd1de side-pumped all-solid-state generat1n yellow laser at 589nm with anoutput power of 20.5ff,((Applied 0ptics》，Vol.52,2013，1876-1880)，這種方法具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，效率低，噪聲大等缺點(diǎn)。二是基于受激拉曼散射獲得1.1?1.2μπι波段左右的斯托克斯光，再通過(guò)倍頻技術(shù)獲得(Self-frequency-doubled BaTeMo209 Raman laseremitting at 589nm,((Optics Express》，Vol.21，2013，7821-7827);三是基于受激拉曼散射的斯托克斯光與基頻光通過(guò)和頻變換技術(shù)獲得(High power Q-switched intracavitysum-frequency generat1n and self-Raman laser at 559nm,《Optics&LaserTechnology)), 2013 ,Vol.47,2013,43-46)，但拉曼激光器閾值高，光光效率低。四是基于1.1?1.2μηι波段的基頻譜線通過(guò)倍頻技術(shù)直接獲得(A frequency-doubled Nd: YAG/KTPlaser at 56Inm with d1de side-pumping,((Laser Phys》，Vol.23,2013,5402-5405)，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是單脈沖能量及平均功率較低，也不能獲得單頻輸出。558nm的黃光波長(zhǎng)更接非常接近人眼敏感波長(zhǎng)555，而且比其他波長(zhǎng)更適合視網(wǎng)膜凝固手術(shù)，治療眼科黃斑變性手術(shù)。但是558nm的波長(zhǎng)非常難得到，本實(shí)用新型提供一種腔內(nèi)倍頻的技術(shù)獲得558nm波長(zhǎng)激光。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]實(shí)用新型目的:為了獲得558nm波長(zhǎng)的單頻輸出，本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，效率高，低噪聲的全固體黃激光器，該激光器可獲得558nm單頻激光輸出。
[0006]技術(shù)方案:本實(shí)用新型提供的一種558nm波長(zhǎng)單頻輸出的全固體激光器，包括:
[0007]—栗浦源系統(tǒng)，所述栗浦源系統(tǒng)包括在光路上依次安置的激光二極管LD、光纖以及聚焦耦合透鏡系統(tǒng)；
[0008]— Z型諧振腔裝置，所述Z型諧振腔裝置包括在Z型腔內(nèi)依次安置的尾鏡、凹面折疊鏡、黃光輸出鏡以及全反鏡，所述尾鏡和凹面折疊之間放置有波片和激光增益介質(zhì)，所述凹面折疊鏡與黃光輸出鏡之間放置有雙折射濾波片，所述黃光輸出鏡和全反鏡之間放置有倍頻晶體。
[0009]所述波片包括依次放置在激光增益介質(zhì)前后的第一撥片和第二撥片，所述第一撥片和第二撥片均為四分之一波片。
[0010]所述尾鏡、第一波片、激光增益介質(zhì)、第二波片、雙折射濾波片、凹面折疊鏡組成Z型腔第一臂;所述凹面折疊鏡、黃光輸出鏡組成Z型腔第二臂;所述黃光輸出鏡、倍頻晶體、全反鏡組成Z型腔第三臂。
[0011]所述Z型腔第一臂的長(zhǎng)度為135?145mm，Z型腔第二臂的長(zhǎng)度為123?133mm，Z型腔第三臂的長(zhǎng)度為91?101mm。
[0012]所述第一波片和第二波片均雙面鍍有增透膜，其快軸相互垂直，并且均與雙折射濾波片的起偏方向30° — 60°角。
[0013]所述激光增益介質(zhì)采用單端復(fù)合生長(zhǎng)型Nd:YAG晶體或雙端復(fù)合生長(zhǎng)型Nd: YAG晶體。
[0014]所述激光增益介質(zhì)和倍頻晶體都由制冷裝置進(jìn)行溫度控制。
[0015]所述制冷裝置是循環(huán)水制冷裝置，將激光增益介質(zhì)和倍頻晶體放置于通過(guò)有冷卻循環(huán)水的散熱器中，熱量通過(guò)散熱器傳導(dǎo)至循環(huán)水中，再通過(guò)循環(huán)水將熱量攜帶走。
[0016]所述尾鏡為平面鏡，其表面鍍有增透膜。
[0017]所述雙折射濾波片采用石英玻璃，以布儒斯特角56°放置，其表面鍍有增透膜。
[0018]所述倍頻晶體采用三硼酸鋰或磷酸鈦氧鉀。
[0019]工作原理:本實(shí)用新型的558nm波長(zhǎng)單頻輸出的全固體激光器工作流程如下:激光二極管LD發(fā)出的栗浦光經(jīng)過(guò)光纖傳輸，并通過(guò)聚焦耦合透鏡系統(tǒng)整形聚焦，進(jìn)入到激光增益介質(zhì)中，激光增益介質(zhì)通過(guò)受激發(fā)射，產(chǎn)生中心波長(zhǎng)為1116nm的光子，產(chǎn)生的光子通過(guò)所述激光增益介質(zhì)和Z型諧振腔裝置的反饋放大，產(chǎn)生高功率密度的1116nm基頻光駐波，同時(shí)通過(guò)四分之一波片和雙折射濾波片消除基頻光駐波在腔內(nèi)的空間燒孔效應(yīng)，獲得單頻運(yùn)轉(zhuǎn)，然后單頻基頻光子通過(guò)倍頻晶體的雙程倍頻，形成558nm黃光激光并由所述黃光輸出鏡輸出。
[0020]有益效果:本實(shí)用新型采用了雙端復(fù)合生長(zhǎng)型Nd:YAG晶體作為增益介質(zhì)，并設(shè)計(jì)了滿足熱透鏡效應(yīng)不靈敏的基模動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的Z型扭擺腔，采用了腔內(nèi)雙程倍頻的方式，獲得了558nm波長(zhǎng)黃光激光單頻輸出。本實(shí)用新型充分利用了腔內(nèi)基頻光的高功率密度，并采用Z型腔提高了倍頻效率，實(shí)現(xiàn)了單縱模、低噪聲、高功率和高能量的黃光激光輸出，成功的解決了現(xiàn)有技術(shù)中激光器的缺點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的558nm波長(zhǎng)輸出的全固體單頻激光器所采用的Z型腔的每個(gè)臂的長(zhǎng)度和各腔鏡的曲率半徑可以根據(jù)不同設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化選取，一方面可以實(shí)現(xiàn)在很大范圍內(nèi)的激光增益介質(zhì)和倍頻晶體中的模式變化很小，從而大大減小熱透鏡效應(yīng)對(duì)于激光性能的影響；另一方面可以實(shí)現(xiàn)倍頻晶體中較小的基頻光光斑，從而實(shí)現(xiàn)較高的倍頻效率。本實(shí)用新型的558nm波長(zhǎng)輸出的全固體單頻激光器具有更高的輸出功率/能量，并且體積小、穩(wěn)定性好、成本低、噪聲低。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]其中:I一激光二極管LD，2—光纖，3—聚焦耦合透鏡系統(tǒng)，4一尾鏡，5—第一波片，6—激光增益介質(zhì)，7—第二波片，8—雙折射濾波片，9一凹面折疊鏡，10一黃光輸出鏡，11 一倍頻晶體，12—全反鏡，13—制冷裝置，14 一栗浦源系統(tǒng)，15—Z型腔第一臂，16—Z型腔第二臂，17—Z型腔第三臂。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1:
[0024]如圖1所示，一種獲得558nm波長(zhǎng)單頻輸出的全固體激光器，其包括一栗浦源系統(tǒng)14，所述栗浦源系統(tǒng)14主要包括在一光路上依次安置的激光二極管LD1、光纖2以及一聚焦耦合透鏡系統(tǒng)3，所述栗浦源系統(tǒng)14的工作模式為連續(xù)工作模式，最大連續(xù)栗浦功率為50W，輸出中心波長(zhǎng)為808nmo
[0025]本實(shí)用新型還包括一 z型諧振腔裝置，所述z型諧振腔裝置包括在z型腔第一臂15，Z型腔第二臂1