專利名稱：內(nèi)腔式拉曼倍頻全固體黃光激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體激光器，特別是一種內(nèi)腔式拉曼倍頻全固體黃光激光器。
(二)
背景技術(shù)：
激光技術(shù)是二十世紀(jì)的重大發(fā)明之一，現(xiàn)己廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、信息處理、醫(yī)療 衛(wèi)生、軍事、文化教育以及科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域。隨著半導(dǎo)體激光二極管技術(shù)的重大突破， 固體激光器得到強(qiáng)勁的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷地?cái)U(kuò)展。利用LD泵浦的全固體激光器是一種 高效、穩(wěn)定、、光束質(zhì)量好、長(zhǎng)壽命、結(jié)構(gòu)緊湊的第二代新型固體激光器，已成為激光學(xué)科 的重點(diǎn)發(fā)展方向之一，在空間通訊，光纖通信，大氣研究，環(huán)境科學(xué)，醫(yī)療器械，光學(xué)圖象 處理，激光打印機(jī)等高科技領(lǐng)域有著獨(dú)具特色的應(yīng)用前景。
黃光波段的激光可以治療皮膚血管瘤、鮮紅斑痣、毛細(xì)血管擴(kuò)張、酒渣鼻及蜘蛛痣等， 在激光醫(yī)療領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。黃光激光可以作為鈉信標(biāo)光源，在軍事、氣象領(lǐng)域有重要應(yīng) 用。黃光激光器在光譜學(xué)、信息存儲(chǔ)、激光雷達(dá)等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。目前，由LD泵浦 的全固化激光器通過腔內(nèi)倍頻產(chǎn)生紅光、綠光、藍(lán)光的研究已經(jīng)比較成熟，但是，用LD泵 浦的微型激光器產(chǎn)生黃光波段的激光比以上幾個(gè)波段都困難，這是因?yàn)楫?dāng)前的激活離子沒有 足夠大受激發(fā)射截面的譜線使得可以通過直接倍頻產(chǎn)生黃光。
目前，國(guó)外已經(jīng)有關(guān)于固體黃光激光器的報(bào)道。他們主要采用兩種方式來實(shí)現(xiàn) 一是采 用將兩束光禾口步員的方法(Intracavity sum-frequency generation of 3.23 W continuous-wave yellow light in an Nd:YAG laser,《0ptics Communications》，Vol. 255， 2005, 248-252)， 二是使用倍頻拉曼光的技術(shù)。和頻的方法具有體積大，功率低，轉(zhuǎn)換效率差，結(jié) 構(gòu)不穩(wěn)定，難以實(shí)現(xiàn)等缺點(diǎn)；倍頻拉曼光的方法比和頻的方法簡(jiǎn)單，但是目前世界上多是采 用腔外倍頻拉曼光的方法(Low threshold, diode end-pumped Nd3+:GdV04 self-Raman laser, 《Optical Materials》，Vol. 29， 2007, 1817-1820)和腔內(nèi)倍頻連續(xù)拉曼光的方法 (Efficient all-solid-state yellow laser source producing 1. 2-W average power, 《0ptics Letters》，Vol. 24， 1999, 1490-1492; All-solid-state 704 mW conti畫usiave yellow source based on an intracavity， frequency-doubled crystalline Raman laser, 《0ptics Letters》，Vol. 32， 2007， 1114-1116)。腔外倍頻拉曼光的方法由于腔外拉曼光 的功率低導(dǎo)致倍頻效率差，輸出的黃光功率低；而腔內(nèi)倍頻連續(xù)拉曼光的方法則由于基頻光 的峰值功率低，轉(zhuǎn)換成拉曼光的效率差，也不能獲得高功率的黃光輸出。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，以實(shí)現(xiàn)體積小、成本低、功率高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的黃光激光器，本發(fā) 明提供一種內(nèi)腔式拉曼倍頻全固體黃光激光器。
一種內(nèi)腔式拉曼倍頻全固體黃光激光器，包括激光二極管(LD)泵浦源、諧振腔，諧振 腔由后腔鏡和輸出鏡組成，其特征在于諧振腔中放置激光增益介質(zhì)、調(diào)Q裝置、拉曼晶體和 倍頻晶體；激光增益介質(zhì)、調(diào)Q裝置、拉曼晶體和倍頻晶體均由冷卻裝置對(duì)其進(jìn)行溫度控制； 由LD泵浦源產(chǎn)生的泵浦光耦合進(jìn)入激光增益介質(zhì)并轉(zhuǎn)換成基頻光，產(chǎn)生的基頻光通過拉曼 晶體時(shí)，在拉曼效應(yīng)作用下發(fā)生受激拉曼散射產(chǎn)生拉曼光，拉曼光在倍頻晶體中完成倍頻過 程，產(chǎn)生黃光并由輸出鏡輸出。
所述的激光二極管LD泵浦源可以是LD端面泵浦源，它包括驅(qū)動(dòng)電源、激光二極管、冷 卻裝置、光纖和耦合透鏡組；也可以是LD側(cè)面泵浦源，它包括驅(qū)動(dòng)鬼源、LD側(cè)泵模塊、冷 卻裝置。所述的諧振腔在LD端面泵浦情況下腔內(nèi)的調(diào)Q開關(guān)、拉曼晶體的相對(duì)位置可相互調(diào)換； 在LD側(cè)面泵浦情況下諧振腔內(nèi)的側(cè)泵模塊及激光增益介質(zhì)、調(diào)Q開關(guān)和拉曼晶體的相對(duì)位 置可相互調(diào)換。
所述的激光增益介質(zhì)可以是摻釹(Nd)或摻鐿(Yb)的下列諸晶體中的一種釔鋁石榴 石(YAG)、釩酸釔(YV04)、釩酸釓(GdV04)、釩酸镥(LuV04)、氟化釔鋰(YLF)、鋁酸釔(YAP)、 釓鎵石榴石(GGG)、鎢酸釓鉀(KGd(W04)2)等；也可以是鍵合晶體釔鋁石榴石/摻釹釔鋁石 榴石(YAG/Nd:YAG)、釩酸釔/摻釹釩酸釔(YV04/Nd:YV04)晶體中的一種。
所述的激光增益介質(zhì)的摻雜濃度當(dāng)摻釹時(shí)為0. 05-at. %至3-at. %;摻鐿時(shí)為0. 05-at. %至10-at. %。
所述的激光增益介質(zhì)在LD端面泵浦情況下，其兩個(gè)端面均鍍有泵浦光波段及1000 nm— 1200 mn波段的增透膜；在LD側(cè)面泵浦情況下，其兩個(gè)端面均鍍有1000 nm—1200 nm波段 的增透膜。
所述的調(diào)Q裝置可以是電光調(diào)Q裝置、聲光調(diào)Q裝置和可飽和吸收體被動(dòng)調(diào)Q裝置中的 一種；聲光調(diào)Q裝置由射頻輸入裝置和調(diào)Q晶體組成，調(diào)Q晶體的兩端面均鍍有IOOO nra— 1200 nm波段的增透膜；調(diào)制頻率為1_50 KHz,通過輸入射頻波改變調(diào)Q晶體的密度，來 實(shí)現(xiàn)周期性改變激光諧振腔閾值的目的，起到調(diào)Q開關(guān)作用；電光調(diào)Q裝置由電光晶體和驅(qū) 動(dòng)電源組成，利用晶體的電光效應(yīng)，對(duì)通過其中的激光的相位產(chǎn)生調(diào)制，進(jìn)而改變偏振態(tài)， 完成開、關(guān)門過程；可飽和吸收體是利用材料的激發(fā)、躍遷特性，受激吸收時(shí)關(guān)門、向下躍 遷時(shí)開門，以此完成對(duì)激光的開、關(guān)門控制。
所述的冷卻裝置有兩種方式循環(huán)水冷卻——晶體側(cè)面均用帶有管道的金屬塊包住，金 屬塊的管道內(nèi)持續(xù)通有循環(huán)冷卻水，用來給晶體降低溫度；半導(dǎo)體制冷——晶體側(cè)面被半導(dǎo) 體制冷塊包圍。
所述的拉曼晶體可以是鎢酸鹽類(KGd(W04)2， BaW04, SrW04， PbW04， KLu(W04)2等)、釩酸 鹽類(YV04, GdV。4等)、硝酸鹽類(Ba(冊(cè)3)2等)，碘酸鹽類(Lil。3等)中的一種；拉曼介質(zhì) 的兩端面均鍍IOOO nm—1200 mn波段的增透膜。拉曼晶體可根據(jù)需要沿不同方向和角度切 割，這樣可以有效的提高激光器的性能。
所述的倍頻晶體可以是磷酸鈦氧鉀KTP、三硼酸鋰LBO等。倍頻晶體的兩端鍍有1000nm 一1200 nm波段的增透膜。倍頻晶體可根據(jù)相位匹配及其他需要沿不同方向和角度切割，這 樣可以有效的改善激光器的性能，提高激光器的輸出功率。
所述的諧振腔中的后腔鏡在LD端面泵浦時(shí)鍍有泵浦光波長(zhǎng)的增透膜和1000 nm—1200 ran 波段的反射率大于90%的反射膜；在LD側(cè)面泵浦時(shí)鍍有對(duì)1000 nm—1200 nm波段的反射 率大于90%的反射膜；輸出鏡鍍有在1000 ntn—1200 nra波段反射率大于90%的反射膜，并 且該膜對(duì)590 nm附近波長(zhǎng)的黃光具有大于80y。的透射率。
所述的諧振腔的腔長(zhǎng)為5 cm—50 cm，諧振腔的后腔鏡和輸出鏡的曲率半徑可根據(jù)實(shí)際 情況選擇。
本發(fā)明中的所有晶體的長(zhǎng)度均可以根據(jù)具體要求進(jìn)行選?。痪w的端面形狀和面積可以 根據(jù)光束截面的面積來確定。
由于拉曼效應(yīng)為三階的非線性效應(yīng)，需要基頻光具有較高的峰值功率，所以我們?cè)诩す?器中使用調(diào)Q裝置，這樣可以增加基頻光的峰值功率，從而提高基頻光到拉曼光的轉(zhuǎn)換效率， 有效的改善了激光器的性能。通過采用調(diào)Q技術(shù)并在腔內(nèi)使用倍頻晶體倍頻拉曼光，獲得了 高功率的黃光輸出。該類激光器能有效的壓縮黃光激光器體積，能充分利用基頻調(diào)Q脈沖的 高的峰值功率和腔內(nèi)拉曼光高的功率密度，提高了激光器的穩(wěn)定性，降低了成本，并具有高 的平均輸出功率和轉(zhuǎn)換效率。
激光器的工作流程如下LD泵浦源發(fā)出的泵浦光耦合進(jìn)入激光增益介質(zhì)，當(dāng)調(diào)Q裝置的 調(diào)Q開關(guān)關(guān)閉時(shí)，泵浦光轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)粒子存儲(chǔ)起來；當(dāng)Q開關(guān)打開時(shí)，積攢的大量反轉(zhuǎn)粒子瞬間通過受激輻射轉(zhuǎn)為基頻光；具有較高峰值功率的基頻光經(jīng)過拉曼晶體，由于受激拉曼散射 的作用轉(zhuǎn)為拉曼光；拉曼光在倍頻晶體處完成倍頻過程轉(zhuǎn)為黃光，并由輸出鏡輸出。
本發(fā)明采用了新的腔型和新的組合方式，采用了調(diào)Q技術(shù)，并在腔內(nèi)使用倍頻晶體倍頻 拉曼光，成功獲得了黃色激光。本發(fā)明充分利用了基頻調(diào)Q脈沖的高峰值功率和腔內(nèi)拉曼光 的高功率密度，改善了激光器的性能，成功解決了上述激光器的各種缺點(diǎn)，提供了一種新的 小體積，穩(wěn)定性好的全固體黃光激光器。本發(fā)明激光器與背景技術(shù)中的相比具有更高的輸出 功率和轉(zhuǎn)換效率，并且體積小、性能穩(wěn)定、成本低。


圖1是本發(fā)明LD端面泵浦激光器的光路結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明LD側(cè)面泵浦激光器 的光路結(jié)構(gòu)示意圖。
其中l(wèi). LD端面泵浦模塊，2.光纖，3.耦合透鏡組，4.后腔鏡，5.激光增益介質(zhì)，6.
調(diào)Q裝置，7.拉曼晶體，8.倍頻晶體，9.輸出鏡，IO.LD側(cè)面泵浦模塊，ll.冷卻裝置。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:
本發(fā)明實(shí)施例l如圖l所示，包括激光二極管LD端面泵浦源、諧振腔；諧振腔由后腔 鏡4和輸出鏡9組成，激光增益介質(zhì)5選摻釹釔鋁石榴石Nd:YAG晶體，調(diào)Q裝置6是聲光 調(diào)Q裝置，拉曼介質(zhì)7選鎢酸鍶SrW04晶體，倍頻晶體8選用磷酸鈦氧鉀KTP晶體。諧振腔 中依次放置激光增益介質(zhì)5、聲光調(diào)Q裝置6、拉曼介質(zhì)7和倍頻晶體8;激光增益介質(zhì)5、 聲光調(diào)Q裝置6、拉曼介質(zhì)7和倍頻晶體8側(cè)面均用帶有管道的金屬塊圍住，金屬塊內(nèi)的管 道持續(xù)通有循環(huán)冷卻水，用來給晶體降低溫度。
泵浦源包括LD端面泵浦模塊1、光纖2和耦合透鏡3，泵浦光經(jīng)光纖2和耦合透鏡3進(jìn) 入諧振腔；泵浦源的輸出波長(zhǎng)為808 nm，最大泵浦功率為30W，光纖的纖芯半徑為400 y m， 數(shù)值孔徑為0.22。諧振腔的腔長(zhǎng)為15 cm。
激光增益介質(zhì)5摻釹釔鋁石榴石Nd:YAG晶體，尺寸為O 4 mraX 5 mm，摻雜濃度為卜at. %，兩個(gè)端面均鍍有泵浦光808 nm及1000 nm—1200 nm波段的增透膜(透過率大于99.8 %)，摻釹釔鋁石榴石Nd:YAG晶體的作用是產(chǎn)生基頻光。
聲光調(diào)Q裝置6由射頻輸入裝置和調(diào)Q晶體組成，調(diào)Q晶體的長(zhǎng)度為35 ram，兩端面均 鍍有IOOO nm—1200 nm波段的增透膜(透過率大于99. 8% );調(diào)制頻率為15 KHz，通過輸 入射頻波改變調(diào)Q晶體的密度，來實(shí)現(xiàn)周期性改變激光諧振腔閾值的目的，起到調(diào)Q開關(guān)作 用。
拉曼介質(zhì)7鎢酸鍶SrW04拉曼晶體，尺寸為4X4X35 mm3，兩端面均鍍有1000 nm—1200 nm波段的增透膜(透過率大于99.8%)，鎢酸鍶SrW04拉曼晶體的作用是將基頻光轉(zhuǎn)換為拉 曼光。
倍頻晶體8磷酸鈦氧鉀KTP晶體，尺寸為3X3X6鵬3，晶體的兩端面均鍍有1000 nm— 1200 nm波段的增透膜(透過率大于99.8%)，并且對(duì)587 nm波長(zhǎng)的光高透(透過率大于 92%);為了滿足晶體在20度時(shí)的相位匹配條件，我們將KTP晶體沿8=68.7度，小=0
度角度切割。
后腔鏡4為凹面鏡，曲率半徑為3000 mm,鍍有808 nm波長(zhǎng)的增透膜和1000 nm—1200 ran 波段的高反膜(反射率大于99.5%)。
輸出鏡9為平鏡，鍍有1000 nm—1200 nm波長(zhǎng)的高反膜(對(duì)1064 nm波長(zhǎng)的反射率 R〉99.8%，對(duì)1180 nm波長(zhǎng)的反射率R二90.8X)，并且該膜對(duì)波長(zhǎng)為590 nm的光高透(T= 90%)。
激光器的工作流程LD端面泵浦模塊1發(fā)出808 nm波長(zhǎng)的泵浦光經(jīng)光纖2和耦合透鏡 3進(jìn)入摻釹釔鋁石榴石Nd:YAG晶體中，當(dāng)聲光調(diào)Q開關(guān)6關(guān)閉時(shí)，泵浦光轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)粒子存儲(chǔ)起來；當(dāng)Q開光打開時(shí)，積攢的大量反轉(zhuǎn)粒子通過受激輻射瞬間轉(zhuǎn)為1064rai基頻光；具 有較高峰值功率的基頻光經(jīng)過鎢酸鍶SrW04晶體，由于受激拉曼散射的作用轉(zhuǎn)為1180 nm拉 曼光，在KTP倍頻晶體8處由于倍頻效應(yīng)轉(zhuǎn)換為590 nm黃光，并由輸出鏡9輸出。 實(shí)施例2:
本發(fā)明實(shí)施例2如圖2所示,包括激光二極管LD側(cè)面泵浦模塊10、諧振腔；諧振腔由 后腔鏡4和輸出鏡9組成，激光增益介質(zhì)5選摻釹釔鋁石榴石Nd:YAG晶體，調(diào)Q裝置6是 聲光調(diào)Q裝置，拉曼介質(zhì)7選鉤酸鋇BaW04晶體，倍頻晶體8選用磷酸鈦氧鉀KTP晶體。諧 振腔中依次放置LD側(cè)泵模塊10及激光增益介質(zhì)5、聲光調(diào)Q裝置6、拉曼介質(zhì)7鎢酸鋇BaW04 晶體和倍頻晶體8KTP;上述晶體側(cè)面均用帶有管道的金屬塊圍住，金屬塊內(nèi)的管道持續(xù)通 有循環(huán)冷卻水，用來給晶體降低溫度。
所述的激光二極管LD側(cè)面泵浦模塊10是由波長(zhǎng)為808nm附近的LD側(cè)泵激光頭(最高功 率180W)、驅(qū)動(dòng)電源和水冷箱組成的。諧振腔的腔長(zhǎng)為15 cm。
激光增益介質(zhì)5摻釹釔鋁石榴石Nd:YAG晶體，尺寸為巾4 mmX5 mm，摻雜濃度為2. 5-at. %，兩個(gè)端面均鍍有1000 nm—1200 nm波段的增透膜(透過率大于99.8%),摻釹釔鋁石 榴石Nd:YAG晶體5的作用是產(chǎn)生基頻光。
聲光調(diào)Q裝置6由射頻輸入裝置和調(diào)Q晶體組成，調(diào)Q晶體的長(zhǎng)度為35mm，兩端面均鍍 有1000 nm—1200 ran波段的增透膜(透過率大于99. 8% );調(diào)制頻率為15 KHz，通過輸入 射頻波改變調(diào)Q晶體的密度，來實(shí)現(xiàn)周期性改變激光諧振腔閾值的目的，起到調(diào)Q開關(guān)作用。
拉曼介質(zhì)7鎢酸鋇BaW04晶體，尺寸為5X5X46. 6 mm3,兩端面均鍍有1000 nm—1200 nm 波段的增透膜(透過率大于99.8%)，鎢酸鋇BaW04拉曼晶體的作用是將基頻光轉(zhuǎn)換為拉曼 光。
倍頻晶體8磷酸鈦氧鉀KTP晶體，尺寸為3X3X6 mm3,晶體的兩端面均鍍有1000 nm— 1200咖波段的增透膜(透過率大于99.8%)，并且對(duì)587 nra波長(zhǎng)的光高透(透過率大于 92%);為了滿足晶體在溫度為20度時(shí)的相位匹配條件，我們將KTP晶體沿6 =68.7度， 巾=0度角度切割。
后腔鏡4為薄凸透鏡，曲率半徑為800 mm，鍍有1000 nm—1200 nm波段的高反膜(反 射率大于99.5%)。
輸出鏡9為平鏡，鍍有1000 nm—1200 nm波長(zhǎng)的高反膜(對(duì)1064 nm波長(zhǎng)的反射率 R〉99.8%，對(duì)1180 nm波長(zhǎng)的反射率R-90.8X)，并且該膜對(duì)波長(zhǎng)為590 nra的光高透(T= 90%)。
激光器的工作流程LD側(cè)面泵浦源發(fā)出808 nm波長(zhǎng)的泵浦光耦合進(jìn)入摻釹釔鋁石榴石 Nd:YAG晶體中，當(dāng)聲光調(diào)Q開關(guān)6關(guān)閉時(shí)，泵浦光轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)粒子存儲(chǔ)起來；當(dāng)Q開光打開 時(shí)，積攢的大量反轉(zhuǎn)粒子通過受激輻射瞬間轉(zhuǎn)為1064nm基頻光；具有較高峰值功率的基頻 光經(jīng)過鴿酸鋇BaW04晶體時(shí)，由于受激拉曼散射的作用轉(zhuǎn)為1180 nm拉曼光，在KTP倍頻晶 體8處由于倍頻效應(yīng)轉(zhuǎn)換為590 nm黃光，并由輸出鏡9輸出。
激光頭的體積為10cmX10cmX20cm左右，與背景技術(shù)中的相比較體積小、穩(wěn)定性好、 成本低，黃光的輸出功率可達(dá)3.1 W， 2小時(shí)不穩(wěn)定性小于0.5%, M2光束質(zhì)量因子1.68。
實(shí)施例3:
與實(shí)施例l相同，只是所述的拉曼晶體7為釩酸釓GdV04晶體，尺寸為3X3X15mm3，沿 物理學(xué)定義的a軸方向切割，晶體的兩端面均鍍有1000 nm—1200 nm波段的增透膜(透過 率大于99. 8%);激光增益介質(zhì)5摻釹釔鋁石榴石Nd:YAG晶體摻雜濃度為1. 5-at. % 。諧振 腔中依次放置激光增益介質(zhì)5摻釹釔鋁石榴石Nd:YAG晶體、聲光調(diào)Q裝置6、拉曼介質(zhì)7 釩酸軋GdV04晶體和倍頻晶體8磷酸鈦氧鉀KTP晶體，諧振腔的腔長(zhǎng)為13 cm。
實(shí)施例4:
與實(shí)施例1相同，只是所述的激光增益介質(zhì)5為慘鐿釔鋁石榴石Yb:YAG晶體，尺寸為5X 5X 1咖3，摻雜濃度為l-at.拉曼晶體7為鎢酸镥鉀KLu (W04) 2晶體，尺寸為3 X 3 X 16 mm3， 晶體的兩端面均鍍有1000 nm—1200 nm波段的增透膜(透過率大于99.8%);諧振腔中依 次放置激光增益介質(zhì)5摻鐿釔鋁石榴石Yb:YAG晶體、拉曼晶體7鎢酸镥鉀KLu(W04)2、聲光 調(diào)Q裝置6和倍頻晶體8磷酸鈦氧鉀KTP，諧振腔的腔長(zhǎng)為15 cm。 實(shí)施例5:
與實(shí)施例1相同，只是所述的激光增益介質(zhì)5是摻釹釩酸釔Nd:YV04晶體，其摻雜濃度為 0.5%，尺寸為3mmX3 mmX8面，激光增益介質(zhì)的兩端面鍍有808 nm和1000 nm—1200 nm 的增透膜(透過率大于99.8%)。所述的拉曼晶體7為鉤酸镥鉀KLu(W04)2晶體，尺寸為3X 3X16 mm3，晶體的兩端面均鍍有1000 nm—1200 nm波段的增透膜(透過率大于99. 8% ); 諧振腔中依次放置激光增益介質(zhì)5、聲光調(diào)Q裝置6、拉曼晶體7和倍頻晶體8，諧振腔的 腔長(zhǎng)為16 cm。
實(shí)施例6:
與實(shí)施例l相同，只是所述的拉曼晶體7為鉤酸鍶SrTO4晶體，尺寸為4X4X35mra3，晶 體的兩端面均鍍有1000 nm—1200 nm波段的增透膜(透過率大于99.8%)。諧振腔中依次 放置激光增益介質(zhì)5、聲光調(diào)Q裝置6、拉曼晶體7和倍頻晶體8，諧振腔的腔長(zhǎng)為12 cm。 調(diào)Q開關(guān)為聲光調(diào)Q，調(diào)制頻率為20 KHz。
實(shí)施例7:
與實(shí)施例l相同，只是所述的拉曼晶體7為鎢酸鉛PbW04晶體，尺寸為3X3X16ram3，晶 體的兩端面均鍍有1000 nrn—1200 nm波段的增透膜(透過率大于99.8%)。諧振腔的腔長(zhǎng) 為13cm;調(diào)Q裝置6為C,:YAG可飽和吸收體被動(dòng)Q開關(guān)，其小信號(hào)透過率為90%;晶體 的兩端面均鍍有1000咖一1200 nm波段的增透膜(透過率大于99.8%);諧振腔中依次放 置激光增益介質(zhì)5、聲光調(diào)Q裝置6、拉曼晶體7和倍頻晶體8。 實(shí)施例8:
與實(shí)施例2相同，只是所述的拉曼晶體7為鎢酸釓鉀KGd(WO丄晶體，尺寸為4X4X35 國(guó)3，晶體的兩端面均鍍有1000 nm—1200 nm波段的增透膜(透過率大于99. 8%);所述的 倍頻晶體8為三硼酸鋰LB0晶體，晶體的兩端面均鍍有1000 nm—1200 nm波段的增透膜(透 過率大于99.8%)。所述的諧振腔的腔長(zhǎng)為17 cm,諧振腔中依次放置LD側(cè)泵模塊10及激 光增益介質(zhì)5、拉曼晶體7、聲光調(diào)Q裝置6和倍頻晶體8。調(diào)Q開關(guān)為聲光調(diào)Q，調(diào)制頻率 為10 KHz。 實(shí)施例9:
與實(shí)施例1相同，只是所述的激光增益介質(zhì)5是鍵合摻釹釩酸釔(YV04/Nd:YV04),其摻 雜濃度為0.5%，尺寸為3mmX3 mmX3 mm(YV04) + 3mmX3咖X8 mm (Nd:YV04)，晶體的兩 端面均鍍有808 nm波長(zhǎng)和1000 nm—1200 nm波段的增透膜(透過率大于99. 8% )。所述的 拉曼晶體7為硝酸鋇Ba(N03)2晶體，晶體的兩端面均鍍有1000 ntn—1200 nm波段的增透膜(透 過率大于99.8%)。諧振腔的腔長(zhǎng)為13 cm，諧振腔中依次放置激光增益介質(zhì)5鍵合摻釹釩 酸釔(YV04/Nd:YV04)、聲光調(diào)Q裝置6、拉曼晶體7硝酸鋇Ba(N03)2晶體和倍頻晶體8磷酸 鈦氧鉀KTP晶體。 實(shí)例10:
與實(shí)施例1相同，只是所述的激光增益介質(zhì)5為摻鐿釔鋁石榴石Yb:YAG晶體，尺寸為5 X5X1 mm3，摻雜濃度為5-at.%;拉曼晶體7為釩酸釓GdV04晶體，尺寸為3X3X15 mm3， 沿物理學(xué)定義的a軸方向切割，晶體的兩端面均鍍有1000 rai—1200 nm波段的增透膜(透 過率大于99.8%)。泵浦源的輸出波長(zhǎng)為940 nm，光纖的纖芯半徑為100 u m。諧振腔中依 次放置激光增益介質(zhì)5摻鐿釔鋁石榴石Yb:YAG晶體、聲光調(diào)Q裝置6、拉曼介質(zhì)7釩酸釓 GdV04晶體和倍頻晶體8磷酸鈦氧鉀KTP晶體，諧振腔的腔長(zhǎng)為13 cm。 上述十個(gè)實(shí)施例中的所有晶體均經(jīng)過水冷卻裝置11控溫，水溫為20度。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)腔式拉曼倍頻全固體黃光激光器，包括激光二極管LD泵浦源、諧振腔；諧振腔由后腔鏡和輸出鏡組成，其特征在于諧振腔中放置激光增益介質(zhì)、調(diào)Q裝置、拉曼晶體和倍頻晶體；激光增益介質(zhì)、調(diào)Q裝置、拉曼晶體和倍頻晶體均由冷卻裝置對(duì)其進(jìn)行溫度控制；由LD泵浦源產(chǎn)生的泵浦光耦合進(jìn)入激光增益介質(zhì)并轉(zhuǎn)換成基頻光，產(chǎn)生的基頻光通過拉曼晶體時(shí)，在拉曼效應(yīng)作用下發(fā)生受激拉曼散射產(chǎn)生拉曼光，拉曼光在倍頻晶體中完成倍頻過程，產(chǎn)生黃光并由輸出鏡輸出。
2. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)腔式拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的激光二極 管LD泵浦源可以是LD端面泵浦源，它包括驅(qū)動(dòng)電源、激光二極管、冷卻裝置、光纖和耦合 透鏡組；也可以是LD側(cè)面泵浦源，它包括驅(qū)動(dòng)電源、LD側(cè)泵模塊、冷卻裝置。
3. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)腔式拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的激光增益 介質(zhì)在LD端面泵浦情況下，其兩個(gè)端面均鍍有泵浦光波段及1000 nm—1200 nm波段的增透 膜；在LD側(cè)面泵浦情況下，其兩個(gè)端面均鍍有IOOO nm—1200 nm波段的增透膜。
4. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)腔式拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的諧振腔在 LD端面泵浦情況下腔內(nèi)的調(diào)Q開關(guān)和拉曼晶體的相對(duì)位置可相互調(diào)換；在LD側(cè)面泵浦情況 下諧振腔內(nèi)的側(cè)泵模塊及激光增益介質(zhì)、調(diào)Q開關(guān)和拉曼晶體的相對(duì)位置可相互調(diào)換。
5. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)腔式拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的激光增益 介質(zhì)可以是摻釹或摻鐿的下列諸晶體中的一種釔鋁石榴石、釩酸釔、釩酸釓、釩酸镥、氟 化釔鋰、鋁酸釔、釓鎵石榴石、鉤酸釓鉀；也可以是鍵合晶體釔鋁石榴石/摻釹釔鋁石榴石、 釩酸釔/摻釹釩酸釔晶體中的一種。
6. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)腔式拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的調(diào)Q裝置 可以是電光調(diào)Q裝置、聲光調(diào)Q裝置和可飽和吸收體被動(dòng)調(diào)Q裝置中的一種。
7. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)腔式拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的拉曼晶體 可以是鎢酸鹽類、釩酸鹽類、硝酸鹽類，碘酸鹽類中的一種；拉曼介質(zhì)的兩端面均鍍1000nm _1200 nm波段的增透膜。
8. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)腔式拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的倍頻晶體 可以是磷酸鈦氧鉀KTP、三硼酸鋰LBO中的一種；倍頻晶體的兩端鍍有1000 nm—1200 nm 波段的增透膜。
9. 如權(quán)利要求1或5所述的內(nèi)腔式拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的激光 增益介質(zhì)的摻雜濃度當(dāng)摻釹時(shí)為0. 05-at. %至3-at. %之間；摻鐿時(shí)為0. 05-at. %至lO-at.%之間。
10. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)腔式拉曼倍頻全固體黃光激光器，其特征在于所述的諧振腔 中的后腔鏡在LD端面泵浦時(shí)鍍有泵浦光波長(zhǎng)的增透膜和1000 nm—1200 nm波段的反射率大 于90%的反射膜；在LD側(cè)面泵浦時(shí)鍍有1000 nm—1200 nm波段的反射率大于90%的反射 膜；輸出鏡鍍有在IOOO nm—1200咖波段反射率大于90%的反射膜，并且該膜對(duì)黃光具有 大于80%的透射率。
全文摘要
內(nèi)腔式拉曼倍頻全固體黃光激光器，包括激光二極管(LD)泵浦源、諧振腔，諧振腔由后腔鏡和輸出鏡組成，諧振腔中放置激光增益介質(zhì)、調(diào)Q裝置、拉曼晶體和倍頻晶體；激光增益介質(zhì)、調(diào)Q裝置、拉曼晶體和倍頻晶體均由冷卻裝置對(duì)其進(jìn)行溫度控制。本發(fā)明激光器與背景技術(shù)中的相比具有體積小、輸出功率和轉(zhuǎn)換效率高，并且體積小、性能穩(wěn)定、成本低，可廣泛地應(yīng)用于激光醫(yī)療領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01S3/16GK101308993SQ200810138029
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者叢振華, 劉兆軍, 琛 張, 張行愚, 李述濤, 王青圃, 范書振, 陳曉寒 申請(qǐng)人:山東大學(xué)