專利名稱：正交偏振雙波長(zhǎng)激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光器件領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種正交偏振雙波長(zhǎng)的激光器件。
背景技術(shù)：
非線性光學(xué)差頻技術(shù)是產(chǎn)生太赫茲激光的一種技術(shù)路線方案。與其它技術(shù)相比， 非線性差頻過(guò)程可以產(chǎn)生功率較高的相干寬帶可調(diào)諧的單頻太赫茲波，最大優(yōu)點(diǎn)是閾值很低，設(shè)備簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，不需要價(jià)格昂貴的泵浦裝置，可產(chǎn)生較高功率的太赫茲波輻射，甚至可以得到比太赫茲波參量振蕩器更寬的太赫茲波調(diào)諧范圍。差頻方法產(chǎn)生THz波的技術(shù)關(guān)鍵是要獲得功率較高、波長(zhǎng)比較接近的泵浦光和信號(hào)光(波長(zhǎng)相差不大于10nm)。
在文獻(xiàn)Appl. Phys. B 89, 323-328(2007)中，報(bào)道了采用 Yb3+ = GdAl3(BO3)4 晶體實(shí)現(xiàn)了最高功率為2. 2W的正交偏振雙波長(zhǎng)激光輸出，輸出波長(zhǎng)為1046nm和1040nm。
采用Yb3+:GdAl3 (B03)4作為激活材料的主要問(wèn)題在于，GcT的離子半徑為O. 938A， 而Yb3+的半徑為O. 870A，相差較大，因此Yb3+不容易進(jìn)入GdAl3 (B03)4基質(zhì)材料中，導(dǎo)致了 Yb3+: GdAl3 (B03)4中Yb3+的摻雜濃度不能太高，并且Yb3+= GdAl3 (B03)4有著較高的量子缺陷以及較高的熱效應(yīng)，這些因素都不利于實(shí)現(xiàn)低閾值高功率的正交偏振雙波長(zhǎng)激光輸出。
上述正交偏振雙波長(zhǎng)激光器米用與光軸夾角為19. 5°的晶體切割方向，這樣兩種偏振激光會(huì)有一定的走離角，導(dǎo)致ο偏振與e偏振的激光不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)最大功率的輸出。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題提供了一種高功率、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的正交偏振雙波長(zhǎng)激光器，解決目前激光器功率和效率較低的問(wèn)題。
這種正交偏振雙波長(zhǎng)激光器采用的是Yb3+:YA13(B03)4晶體作為增益介質(zhì)，選擇這種增益介質(zhì)的好處是Yb3+的半徑為O. 870A，與Y3+的半徑893A非常接近，這樣Yb3+離子進(jìn)入 Y3+的格位的時(shí)候，引起的晶格畸變相對(duì)較低，因此能夠?qū)崿F(xiàn)較高濃度的摻雜，量子缺陷與熱效應(yīng)也相對(duì)較低。
同時(shí)這種正交偏振雙波長(zhǎng)激光器米用通光方向?yàn)榇怪庇诠廨S的晶體切割方向，這樣ο偏振與e偏振激光不會(huì)走離，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)最大的功率輸出。
采用這種設(shè)計(jì)方案的正交偏振雙波長(zhǎng)激光器，能夠?qū)崿F(xiàn)1042nm與1047nm波長(zhǎng)的高功率激光輸出，最大的輸出功率達(dá)到了 5. 04W，斜率效率為54%，克服目前雙波長(zhǎng)激光器功率較為低下等因素。
本發(fā)明的有益效果是，由于采用了 YA13(B03)4晶體作為基質(zhì)材料，能夠提高Yb3+ 的最大摻雜濃度，降低了激光器的熱效應(yīng)，提高了激光的最大輸出功率。采用了通光方向垂直于光軸的晶體切割方向，優(yōu)化了實(shí)現(xiàn)激光輸出的最佳方案，實(shí)現(xiàn)了雙波長(zhǎng)雙偏正激光的輸出，性能穩(wěn)定，對(duì)環(huán)境條件要求較低。


圖I為一種采用本發(fā)明正交偏振雙波長(zhǎng)激光器的實(shí)驗(yàn)裝置圖。
圖2為另一實(shí)施方式的實(shí)驗(yàn)裝置圖。
圖3為測(cè)量得到的輸出激光的波長(zhǎng),其中e光表不e偏正的激光光譜,O光表不ο 偏正的激光光譜。
具體實(shí)施方式
圖I示出了本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施方式。泵浦源I為輸出波長(zhǎng)為976nm的半導(dǎo)體激光器。泵浦源聚焦系統(tǒng)2采用兩個(gè)平凸面鏡，將激光聚焦到激光晶體4上，激光晶體4為摻雜Yb3+離子10%濃度的GdAl3(B03)4晶體做為激光增益介質(zhì)，切割出尺寸大小為3X3X3mm3 的晶體，晶體方向?yàn)榫w的C軸垂直于通光方向，通光方向的兩面進(jìn)行器件拋光，將激光晶體4用銦箔包裹，放于紫銅塊中，在紫銅塊中通冷卻水，將水溫保持在15-18°C。輸入鏡3為平面鏡，鍍上輸入膜，膜參數(shù)為T>90%@976nm，R>99. 9%il042nm,輸出鏡5為曲率為R=_50mm 的平凹輸出鏡的凹面鍍上輸出膜，膜參數(shù)為T=5%@1042nm，
圖2示出了本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方式，除去泵浦源I的位置變化，輸入鏡3的參數(shù)變換，已經(jīng)不采用泵浦源聚焦系統(tǒng)2以外，其他與第一個(gè)實(shí)施方式是相同的。輸入鏡3為平面鏡，鍍上輸入膜，膜參數(shù)為T>90%@976nm，R>99. 9%@1042nm。
毫無(wú)疑問(wèn)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與裝置還可具有多種變換，并不僅限于上述實(shí)施方式，如泵浦源可以采用其他類型的激光器，鏡片以及膜的參數(shù)也可以變換以實(shí)現(xiàn)更高的功率輸出?？傊?，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)包括那些對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見的變換或替代已經(jīng)改型。
權(quán)利要求
1.正交偏振雙波長(zhǎng)激光器，該激光器采用Yb:YAl3(B03)4晶體作為增益介質(zhì)，采用半導(dǎo)體激光器或者其他光源作為泵浦源，實(shí)現(xiàn)1042nm與1047nm的雙波長(zhǎng)雙偏正激光輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種正交偏振雙波長(zhǎng)激光器。該激光器采用Yb:YAl3(BO3)4晶體作為激光增益介質(zhì)，采用半導(dǎo)體激光器或者其他光源作為泵浦源，能實(shí)現(xiàn)位于1.0um波段的正交偏振雙波長(zhǎng)激光輸出，波長(zhǎng)為1.042um與1.047um，兩個(gè)波長(zhǎng)的激光分別對(duì)應(yīng)于一個(gè)單偏正激光。
文檔編號(hào)H01S3/16GK102983493SQ201210501539
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者游振宇, 涂朝陽(yáng), 朱昭捷, 李堅(jiān)富, 王燕, 徐金龍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所