一種全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及可調(diào)諧激光【技術(shù)領(lǐng)域】，公開一種全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器。本發(fā)明所述的激光器，包括：半導(dǎo)體激光器、準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡、雙向色鏡、摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體、寬帶凹面反射鏡、分束鏡、色散棱鏡、平面反射鏡、耦合輸出鏡；雙向色鏡、寬帶凹面反射鏡、分束鏡、色散棱鏡、平面反射鏡構(gòu)成可調(diào)諧激光諧振腔，雙向色鏡、寬帶凹面反射鏡、分束鏡、耦合輸出鏡構(gòu)成拉曼諧振腔。本發(fā)明采用由可調(diào)諧激光諧振腔和拉曼諧振腔構(gòu)成的復(fù)合腔，在腔內(nèi)放置具有受激拉曼散射效應(yīng)的摻Y(jié)b鎢酸鹽激光晶體；從而利用可調(diào)諧激光振蕩器內(nèi)摻Y(jié)b鎢酸鹽激光晶體自身的非線性效應(yīng)實現(xiàn)頻率變換，直接獲得1130～1160nm波段可調(diào)諧的拉曼激光，具有輸出波長獨特、結(jié)構(gòu)緊湊、實用性強的特點。
【專利說明】一種全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可調(diào)諧激光【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器。

【背景技術(shù)】
[0002]可調(diào)諧激光具有輸出波長豐富、可控制等突出特點，已在物理、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)研宄、生命醫(yī)學(xué)、信息通訊、激光測量等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為上述尖端領(lǐng)域的探索和發(fā)展提供了有力的工具。
[0003]目前，染料激光器、鈦寶石激光器是技術(shù)較為成熟、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的可調(diào)諧激光器。摻雜稀土元素的固體激光材料，是另一類重要的激光材料。其中，摻Y(jié)b稀土離子的激光材料及其激光器，與鈦寶石激光相比，其優(yōu)勢在于簡單的能級結(jié)構(gòu)、較低的量子缺陷、寬帶發(fā)射光譜、可被大功率InGaAs半導(dǎo)體激光器泵浦。從而，減少了能量傳遞的環(huán)節(jié)，激光轉(zhuǎn)化效率也大幅提高，激光系統(tǒng)的成本大大降低。上述摻雜稀土元素激光器已經(jīng)成為近十幾年以來可調(diào)諧激光器的研宄熱點，并已在光通信、生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0004]但是，染料激光器、鈦寶石激光器、摻Y(jié)b材料激光器等受到激光增益材料能級結(jié)構(gòu)的限制，只能輸出某一特定的波長，例如染料激光器輸出波長為可見光波段，鈦寶石激光器輸出波長在SOOnm附近，摻Y(jié)b材料激光器輸出波長在1030nm附近。隨著研宄的深入，單一波段的可調(diào)諧激光已不能滿足與日俱增的應(yīng)用需求，因此更多波段可調(diào)諧激光的產(chǎn)生方法成為亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有可調(diào)諧激光器技術(shù)的缺陷，獲得新的激光波長，提供一種全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明提供一種全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器，包括:沿光路傳播方向依次布置的半導(dǎo)體激光器、準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡、雙向色鏡、摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體、寬帶凹面反射鏡、分束鏡、色散棱鏡、平面反射鏡、親合輸出鏡；
[0008]其中，所述雙向色鏡、寬帶凹面反射鏡、分束鏡、色散棱鏡、平面反射鏡構(gòu)成可調(diào)諧激光諧振腔；所述雙向色鏡、寬帶凹面反射鏡、分束鏡、耦合輸出鏡構(gòu)成拉曼諧振腔；所述摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體為激光增益晶體。
[0009]一些實施例中，所述半導(dǎo)體激光器采用光纖耦合輸出，所述半導(dǎo)體激光器的發(fā)射波長為980nm，所述光纖的纖芯直徑為100?200微米。
[0010]一些實施例中，所述準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡上鍍有膜系，所述膜系為對980nm波長的泵浦光增透。
[0011]一些實施例中，所述雙向色鏡為所述雙向色鏡為平面鏡；所述雙向色鏡上鍍有膜系，所述膜系為對980nm波長的泵浦光增透、對1020?1050nm波段的基頻激光和1130?1160nm波段的拉曼激光高反射。
[0012]一些實施例中，所述摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體沿晶體的Ng軸切割，所述晶體端面與光路在水平面夾角為I?2° ;所述晶體端面鍍有膜系，所述膜系為對980nm波長的泵浦光、1020?1050nm波段的基頻激光和1130?1160nm波段的拉曼激光增透。
[0013]一些實施例中，所述寬帶凹面反射鏡，其曲率半徑為100?400毫米；所述寬帶凹面反射鏡鍍有膜系，所述膜系為對1020?1050nm波段的基頻激光和1130?1160nm波段的拉曼激光高反射。
[0014]一些實施例中，所述分束鏡為平面鏡，所述分束鏡鍍制對1020?1050nm波段的基頻激光高反射和1130?1160nm波段的拉曼激光增透的膜系。
[0015]—些實施例中，所述色散棱鏡為重火石玻璃等腰棱鏡，所述色散棱鏡的棱鏡頂角為 60.6。ο
[0016]一些實施例中，所述平面反射鏡上鍍有膜系，所述膜系對1020?1050nm波段的基頻激光高反射。通過細(xì)微調(diào)節(jié)平面反射鏡的放置角度，實現(xiàn)激光輸出波長的調(diào)諧。
[0017]一些實施例中，所述耦合輸出鏡為平面鏡，所述膜系為對1130?1160nm波段的拉曼激光部分透射，所述耦合輸出鏡鍍制透過率為0.5%?5%膜系。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:采用半導(dǎo)體激光器、準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡、由可調(diào)諧激光諧振腔和拉曼諧振腔構(gòu)成的復(fù)合腔，在腔內(nèi)放置具有受激拉曼散射效應(yīng)的激光晶體；從而利用可調(diào)諧激光振蕩器內(nèi)激光晶體自身的非線性效應(yīng)實現(xiàn)頻率變換，直接獲得1130?1160nm波段可調(diào)諧的拉曼激光，具有輸出波長獨特、結(jié)構(gòu)緊湊、實用性強的特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]半導(dǎo)體激光器I ;準(zhǔn)直透鏡2 ;
[0021]聚焦透鏡3;雙向色鏡4;
[0022]摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體5 ；寬帶凹面反射鏡6 ；
[0023]分束鏡7 ；色散棱鏡8
[0024]平面反射鏡9 ;親合輸出鏡10。

【具體實施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
[0026]本發(fā)明提供一種利用摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體既為可調(diào)諧激光材料，又受激拉曼散射材料的雙重特性，從而獲得1130?1160nm波段可調(diào)諧的激光。
[0027]請參考圖1，示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器。
[0028]包括:沿光路傳播方向依次布置的半導(dǎo)體激光器1、準(zhǔn)直透鏡2、聚焦透鏡3、雙向色鏡4、摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體5、寬帶凹面反射鏡6、分束鏡7、色散棱鏡8、平面反射鏡9、耦合輸出鏡10 ;本發(fā)明的可調(diào)諧激光器為復(fù)合腔結(jié)構(gòu)。
[0029]其中，雙向色鏡4、寬帶凹面反射鏡6、分束鏡7、色散棱鏡8、平面反射鏡9構(gòu)成可調(diào)諧激光諧振腔；雙向色鏡4、寬帶凹面反射鏡6、分束鏡7、耦合輸出鏡10構(gòu)成拉曼諧振腔；摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體5為激光增益晶體，也是非線性受激拉曼散射晶體。
[0030]可優(yōu)選地，半導(dǎo)體激光器I采用最大輸出功率20W，發(fā)射波長在980nm附近，其光纖的纖芯直徑為100?200微米。如圖1所示，光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光器I發(fā)出圓錐形的發(fā)散光。經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡2將光纖耦合輸出的發(fā)散光束準(zhǔn)直，聚焦透鏡3將準(zhǔn)直光束聚焦。[0031 ] 準(zhǔn)直透鏡2、聚焦透鏡3為凸透鏡，準(zhǔn)直透鏡2、聚焦透鏡3的焦距為30?50mm，進一步地，準(zhǔn)直透鏡2、聚焦透鏡3上鍍有膜系，所述膜系為對980nm波長的泵浦光增透。
[0032]上述聚焦的泵浦光通過雙向色鏡4后會聚在摻Y(jié)b鶴酸鹽晶體5，從而半導(dǎo)體激光器I發(fā)出的泵浦光被摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體5吸收。
[0033]摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體5被半導(dǎo)體激光器I激發(fā)產(chǎn)生的光，被寬帶凹面反射鏡6和分束鏡7反射后，入射到色散棱鏡8。被色散棱鏡折射，入射到平面反射鏡9，平面反射鏡9將光原路返回。
[0034]雙向色鏡4為平面鏡，進一步地，雙向色鏡4上鍍有膜系，上述膜系為對980nm附近波長的泵浦光增透、對1020?1050nm波段的基頻激光和1130?1160nm波段的拉曼激光高反射。其中，膜系為氧化鉭/氧化硅介質(zhì)膜，厚度約7.5微米。
[0035]為了防止晶體端面反射對激光振蕩產(chǎn)生影響，摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體5沿晶體的Ng軸切割，所述晶體端面與光路在水平面夾角為I?2° ;上述摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體5為具有受激拉曼散射效應(yīng)的鎢酸鹽晶體(KGW或KYW)為基質(zhì)的摻Y(jié)b離子激光晶體，其中，摻Y(jié)b離子濃度與實際尺寸根據(jù)實際應(yīng)用選擇，Yb離子摻雜濃度通常在2%?5%，晶體長度通常為2_?6mm ο
[0036]摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體5端面鍍有膜系，上述膜系為對980nm附近波長的泵浦光、1020?1050nm波段的基頻激光和1130?1160nm波段的拉曼激光增透。其中，膜系為氧化鉭介質(zhì)膜，厚度約800nm。
[0037]寬帶凹面反射鏡6，其曲率半徑為100?400毫米；上述寬帶凹面反射鏡鍍有膜系，所述膜系為對1020?1050nm波段的基頻激光和1130?1160nm波段的拉曼激光高反射。其中，膜系為氧化鉭/氧化硅介質(zhì)膜。
[0038]分束鏡7鍍制對1020?1050nm波段的基頻激光高反射和1130?1160nm波段的拉曼激光增透的膜系。其中，膜系為氧化鉭/氧化硅介質(zhì)膜，厚度約8微米。
[0039]色散棱鏡8為重火石玻璃等腰棱鏡，色散棱鏡8的棱鏡頂角為60.6°
[0040]平面反射鏡9上鍍有膜系。其中，膜系對1020?1050nm波段的基頻激光高反射。通過細(xì)微調(diào)節(jié)平面反射鏡9的放置角度，可以實現(xiàn)激光輸出波長的調(diào)諧。
[0041]本發(fā)明中，雙向色鏡4、寬帶凹面反射鏡6、分束鏡7、色散棱鏡8、平面反射鏡9構(gòu)成可調(diào)諧激光諧振腔，通過細(xì)微調(diào)節(jié)平面反射鏡9的放置角度，產(chǎn)生可調(diào)諧激光。
[0042]本發(fā)明可調(diào)諧激光諧振腔內(nèi)的激光往返通過摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體5產(chǎn)生受激拉曼散射光，散射光被寬帶凹面反射鏡6反射，透過分束鏡7，被親合輸出鏡10部分原路返回。
[0043]耦合輸出鏡10為平面鏡，耦合輸出鏡10鍍制膜系。上述膜系為對1130?1160nm波段的拉曼激光部分透射，上述膜系的透過率為0.5%?5%。其中，膜系為氧化鉭/氧化娃介質(zhì)膜。
[0044]雙向色鏡4、寬帶凹面反射鏡6、分束鏡7、耦合輸出鏡10構(gòu)成拉曼諧振腔，從而由耦合輸出鏡10輸出1130?1160nm波段的可調(diào)諧拉曼激光。
[0045]本發(fā)明實施例采用摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體、由可調(diào)諧激光諧振腔和拉曼諧振腔構(gòu)成的復(fù)合腔，在腔內(nèi)放置具有受激拉曼散射效應(yīng)的激光晶體；從而利用可調(diào)諧激光振蕩器內(nèi)激光晶體自身的非線性效應(yīng)實現(xiàn)頻率變換，直接獲得1130?1160nm波段的可調(diào)諧的拉曼激光，具有輸出波長獨特、結(jié)構(gòu)緊湊、實用性強的特點。
[0046]以上所述本發(fā)明的【具體實施方式】，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所作出的各種其他相應(yīng)的改變與變形，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器，其特征在于，包括:沿光路傳播方向依次布置的半導(dǎo)體激光器、準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡、雙向色鏡、摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體、寬帶凹面反射鏡、分束鏡、色散棱鏡、平面反射鏡、親合輸出鏡； 其中，所述雙向色鏡、寬帶凹面反射鏡、分束鏡、色散棱鏡、平面反射鏡構(gòu)成可調(diào)諧激光諧振腔；所述雙向色鏡、寬帶凹面反射鏡、分束鏡、耦合輸出鏡構(gòu)成拉曼諧振腔；所述摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體為激光增益晶體。
2.如權(quán)利要求1所述的全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光器采用光纖耦合輸出，所述半導(dǎo)體激光器的發(fā)射波長為980nm，所述光纖的纖芯直徑為100?200微米。
3.如權(quán)利要求1所述的全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器，其特征在于，所述準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡上鍍有膜系，所述膜系為對980nm波長的泵浦光增透。
4.如權(quán)利要求1所述的全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器，其特征在于，所述雙向色鏡為平面鏡；所述雙向色鏡上鍍有膜系，所述膜系為對980nm波長的泵浦光增透、對1020?1050nm波段的基頻激光和1130?1160nm波段的拉曼激光高反射。
5.如權(quán)利要求1所述的全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器，其特征在于，所述摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體沿晶體的Ng軸切割，所述晶體端面與光路在水平面夾角為I?2° ;所述摻Y(jié)b鎢酸鹽晶體端面鍍有膜系，所述膜系為對980nm波長的泵浦光、1020?1050nm波段的基頻激光和1130?1160nm波段的拉曼激光增透。
6.如權(quán)利要求1所述的全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器，其特征在于，所述寬帶凹面反射鏡，其曲率半徑為100?400毫米；所述寬帶凹面反射鏡鍍有膜系，所述膜系為對1020?1050nm波段的基頻激光和1130?1160nm波段的拉曼激光高反射。
7.如權(quán)利要求1所述的全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器，其特征在于，所述分束鏡為平面鏡，所述分束鏡鍍制對1020?1050nm波段的基頻激光高反射和1130?1160nm波段的拉曼激光增透的膜系。
8.如權(quán)利要求1所述的全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器，其特征在于，所述色散棱鏡為重火石玻璃等腰棱鏡，所述色散棱鏡的棱鏡頂角60.6°。
9.如權(quán)利要求1所述的全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器，其特征在于，所述平面反射鏡上鍍有膜系，所述膜系對1020?1050nm波段的基頻激光高反射。
10.如權(quán)利要求1所述的全固態(tài)自拉曼可調(diào)諧激光器，其特征在于，所述耦合輸出鏡為平面鏡，所述膜系為對1130?1160nm波段的拉曼激光部分透射，所述耦合輸出鏡鍍制透過率為0.5%?5%膜系。
【文檔編號】H01S3/08GK104466660SQ201410839725
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月29日
【發(fā)明者】葛文琦, 張雪, 肖紅, 黃科, 趙天卓, 余錦, 樊仲維 申請人:中國科學(xué)院光電研究院