醫(yī)用全固態(tài)黃光激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種醫(yī)用全固態(tài)黃光激光器。
【背景技術(shù)】
[0002] 黃光波段（中心波長580納米，波長范圍597-577納米）的激光接近人眼最敏感的 波長(555nm)，該波段在激光鈉導(dǎo)星、激光雷達(dá)、激光醫(yī)療、舞臺(tái)表演、城市觀景、國防軍事和 科學(xué)研究等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。在天文望遠(yuǎn)鏡中，589nm的激光可替代傳統(tǒng)的鈉導(dǎo)信號(hào) 光源;軍事上，可用于空間目標(biāo)探測與識(shí)別；醫(yī)學(xué)上，579nm的激光非常接近氧合血紅蛋白吸 收峰(577nm)，尤其在眼科診斷和治療方面，相比其它波長的激光，黃色激光波段有著顯著 優(yōu)點(diǎn)，具有不可替代的作用。
[0003] 目前，黃光激光器主要有雙波長和頻激光器、光纖拉曼激光器和紅外波長倍頻激 光器等。雙波長和頻激光器，模式競爭效應(yīng)明顯、諧振腔膜系復(fù)雜、轉(zhuǎn)換效率低、光束質(zhì)量和 穩(wěn)定性較差;光纖拉曼激光器由于受激布里淵散射和線寬非線性展寬的特點(diǎn)，不適合用于 產(chǎn)生高功率窄線寬的激光輸出；紅外波長倍頻激光器對(duì)激光諧振腔腔鏡的鍍膜參數(shù)要求苛 亥IJ，并且轉(zhuǎn)換效率低，黃光激光輸出功率較低。隨著激光二極管的日益成熟，半導(dǎo)體栗浦的 全固態(tài)激光器以其高效率、長壽命、小型化和高光束質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為過去20年來研究 最熱門、應(yīng)用最廣泛的激光器之一，是目前最具潛力的新一代激光源之一，成為激光技術(shù)的 主要研究和發(fā)展方向。
[0004] 固態(tài)黃光激光器的實(shí)現(xiàn)方法主要有以下三種：一是采用腔內(nèi)和頻方式，通過腔內(nèi) 和頻的方式獲得黃光輸出，模式競爭效應(yīng)明顯、諧振腔膜系復(fù)雜、轉(zhuǎn)換效率低、光束質(zhì)量和 穩(wěn)定性較差;二是采用光纖拉曼激光放大的方式，相位控制要求精度很高、系統(tǒng)比較復(fù)雜； 三是采用Raman激光器倍頻的方式，拉曼晶體中存在著額外的熱效應(yīng)，在較高栗浦速率下很 難獲得良好的光束質(zhì)量;熱效應(yīng)的增加同樣對(duì)激光器的穩(wěn)定性造成了較大的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種醫(yī)用全固態(tài)黃光激光器，采用 提高激活離子的摻雜濃度與增加吸收程相結(jié)合的方式，無需非線性頻率轉(zhuǎn)換過程，在緩解 熱效應(yīng)與吸收率之間矛盾的同時(shí)，有效提高了增益介質(zhì)對(duì)栗浦光的吸收率，提高了全固態(tài) 黃光激光器的穩(wěn)定性。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] 本發(fā)明所述的醫(yī)用全固態(tài)黃光激光器，包括：
[0008] 栗浦源系統(tǒng)，其包括依次連接的半導(dǎo)體激光器和聚焦耦合透鏡系統(tǒng)；
[0009] 諧振腔，其呈直線腔，位于所述聚焦耦合透鏡系統(tǒng)的輸出端;所述諧振腔包括依次 放置的輸入鏡、增益介質(zhì)、黃光輸出鏡、濾光片；
[0010] 其中，所述增益介質(zhì)是Dy:BS0;
[0011] 所述半導(dǎo)體激光器發(fā)出的栗浦光被所述聚焦耦合透鏡系統(tǒng)聚焦在位于所述諧振 腔里的所述增益介質(zhì)；
[0012] 所述增益介質(zhì)吸收栗浦光，在所述諧振腔產(chǎn)生振蕩，激發(fā)出黃光激光，依次經(jīng)過黃 光輸出鏡和濾光片，輸出黃光激光。
[0013] 優(yōu)選的是，所述半導(dǎo)體激光器發(fā)出的栗浦光是447nm藍(lán)光或457nm藍(lán)光或284nm的 紫外光。
[0014] 優(yōu)選的是，所述增益介質(zhì)的前端面鍍有第一膜系，所述增益介質(zhì)的后端面鍍有第 二膜系；
[0015] 所述第一膜系包括對(duì)栗浦光高透的第一膜和對(duì)黃光抗反的第二膜；
[0016] 所述第二膜系包括對(duì)黃光高透的第三膜和對(duì)栗浦光高反的第四膜。
[0017] 優(yōu)選的是，所述增益介質(zhì)為Dy:BS0單晶。
[0018]優(yōu)選的是，所述增益介質(zhì)為Dy :BS0陶瓷。
[0019] 優(yōu)選的是，所述增益介質(zhì)中，硅酸鉍的摻鏑濃度為0.5at. %_5at. %。
[0020] 優(yōu)選的是，所述黃光輸出鏡的曲率半徑為50mm-100mm。
[0021] 優(yōu)選的是，還包括對(duì)所述增益介質(zhì)散熱的制冷裝置，所述制冷裝置包括：
[0022] 紫銅散熱器，其包裹在所述增益介質(zhì)的側(cè)面；
[0023] 半導(dǎo)體制冷器，其連接到所述紫銅散熱器的底部；
[0024]散熱片，其連接到所述制冷器的底部。
[0025]優(yōu)選的是，還包括用于輸出穩(wěn)定單頻黃光的法布里-珀羅(F-P)標(biāo)準(zhǔn)具，所述法布 里-珀羅(F-P)標(biāo)準(zhǔn)具位于所述增益介質(zhì)和所述黃光輸出鏡之間。
[0026]優(yōu)選的是，所述聚焦耦合透鏡系統(tǒng)包括依次位于所述半導(dǎo)體激光器和所述輸入鏡 之間的準(zhǔn)直鏡和聚焦鏡。
[0027]本發(fā)明至少包括以下有益效果：
[0028] 1)諧振腔呈直線腔，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性和可靠性好，便于光學(xué)元件的更換和調(diào)試， 適合于黃光激光器的輸出性能探索和參數(shù)優(yōu)化；
[0029] 2)增益介質(zhì)的前端面鍍有第一膜系，增益介質(zhì)的后端面鍍有第二膜系；第一膜系 包括對(duì)栗浦光高透的第一膜和對(duì)黃光抗反的第二膜;第二膜系包括對(duì)黃光高透的第三膜和 對(duì)栗浦光高反的第四膜;第一膜系和第二膜系將第一次經(jīng)過增益介質(zhì)剩余的栗浦光重新反 射回增益介質(zhì)中去，相當(dāng)于增加了增益介質(zhì)的吸收程，實(shí)現(xiàn)了縱向的較均勻栗浦，提高了增 益介質(zhì)對(duì)栗浦光的吸收效率;也有利于緩解增益介質(zhì)端面熱負(fù)載過于嚴(yán)重，提高醫(yī)用全固 態(tài)黃光激光器的穩(wěn)定性;另外，第一膜系和第二膜系增加栗浦光功率密度，減少損耗；
[0030] 3)增益介質(zhì)為Dy:BS0單晶，無需非線性頻率轉(zhuǎn)換過程，均可一步式實(shí)現(xiàn)黃光激光 輸出;從根本上解決困擾全固態(tài)黃光激光器的穩(wěn)定性問題，具有穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)；
[0031] 4)增益介質(zhì)為Dy:BS0陶瓷，無需非線性頻率轉(zhuǎn)換過程，均可一步式實(shí)現(xiàn)黃光激光 輸出;從根本上解決困擾全固態(tài)黃光激光器的穩(wěn)定性問題，具有穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)；
[0032] 5)增益介質(zhì)中，硅酸鉍的摻鏑濃度為0.5at. % _5at. %;提高激活離子的摻雜濃 度，提高增益介質(zhì)對(duì)栗浦光的吸收率；
[0033] 6)栗浦光是447nm藍(lán)光或457nm藍(lán)光或284nm的紫外光，均可實(shí)現(xiàn)黃光激光輸出；其 中，457nm藍(lán)光的栗浦源，具有較高的栗浦光功率和亮度，提升醫(yī)用全固態(tài)黃光激光器的輸 出功率和效率。
[0034] 本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對(duì)本 發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說明】
[0035] 圖1為本發(fā)明所述的醫(yī)用全固態(tài)黃光激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文 字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0037]應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如"具有"、"包含"以及"包括"術(shù)語并不排除一個(gè)或多 個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
[0038] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種醫(yī)用全固態(tài)黃光激光器，包括:栗浦源系統(tǒng)10,其包括 依次連接的半導(dǎo)體激光器11和聚焦耦合透鏡系統(tǒng)12;諧振腔20，其呈直線腔，位于聚焦耦合 透鏡系統(tǒng)12的輸出端;諧振腔20包括依次放置的輸入鏡21、在硅酸鉍中摻鏑的增益介質(zhì)22、 黃光輸出鏡23、濾光片24;其中，增益介質(zhì)22是Dy:BS0;半導(dǎo)體激光器11發(fā)出的栗浦光被聚 焦耦合透鏡系統(tǒng)12聚焦在位于諧振腔20里的增益介質(zhì)22;增益介質(zhì)22吸收栗浦光，在諧振 腔20產(chǎn)生振蕩，激發(fā)出黃光激光，依次經(jīng)過黃光輸出鏡23和濾光片24，輸出黃光激光。
[0039] 上述實(shí)施方式中，Dy:BS0是在BS0(Bismuth Silicate Crystal，娃酸祕晶體）中摻 Dy(元素鏑），所以，Dy :BS0指的是在基材硅酸鉍中摻鏑，是現(xiàn)有技術(shù)中存在的產(chǎn)品。
[0040] 通過在增益介質(zhì)22中的硅酸鉍摻鏑，無需非線性頻率轉(zhuǎn)換過程，均可實(shí)現(xiàn)黃光激 光輸出，并且提高了增益介質(zhì)對(duì)栗浦光的吸收率;諧振腔20呈直線腔，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性和 可靠性好，便于光學(xué)元件的更換和調(diào)試，適合于黃光激光器的輸出性能探索和參數(shù)優(yōu)化。 [0041 ] 上述實(shí)施方式中，半導(dǎo)體激光器11優(yōu)選為GaN_LD(Gallium Nitride Laser Diode，氮化鎵半導(dǎo)體激光器）。
[0042] 上述實(shí)施方式中，栗浦源系統(tǒng)10可以是一個(gè)半導(dǎo)體激光器11產(chǎn)生一個(gè)波長的栗浦 光，也可以是多個(gè)半導(dǎo)體激光器11產(chǎn)生多個(gè)栗浦光形成合束的栗浦光，從而形成一個(gè)高功 率的栗浦源，有利于提高輸出功率。
[0043]上述實(shí)施方式中，輸入鏡21和黃光輸出鏡23,對(duì)于振蕩的黃光有高反射率。輸入鏡 21為平面鏡，鍍有對(duì)栗浦光大于95 %的增透膜，并且該膜對(duì)570-580nm譜線的反射率大于 99.8% ;黃光輸出鏡23對(duì)于震蕩的黃光能夠部分反射，從而使黃光激光從諧振腔20輸出。 [0044]上述實(shí)施方式中，濾光片24對(duì)栗浦光進(jìn)行濾除，實(shí)現(xiàn)黃光激光輸出。
[0045] 作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，半導(dǎo)體激光器11發(fā)出的栗浦光是447nm藍(lán)光或 457nm藍(lán)光或284nm的紫外光。栗浦光是447nm藍(lán)光或457nm藍(lán)光或284nm的紫外光，均可實(shí)現(xiàn) 黃光激光輸出。其中，457nm藍(lán)光的栗浦源，具有較高的栗浦光功率和亮度，提升醫(yī)用全固態(tài) 黃光激光器的輸出功率和效率。
[0046] 作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，增益介質(zhì)22的前端面鍍有第一膜系，增益介質(zhì)22 的后端面鍍有第二膜系；第一膜系包括對(duì)栗浦光高透的第一膜和對(duì)黃光抗反的第二膜;第 二膜系包括對(duì)黃光高透的第三膜和對(duì)栗浦光高反的第四膜。第一膜系和第二膜系將第一次 經(jīng)過增益介質(zhì)22剩余的栗浦光重新反射回增益介質(zhì)22中去，相當(dāng)于增加了增益介質(zhì)22的吸 收程，實(shí)現(xiàn)了縱向的較均勻栗浦，提高了增益介質(zhì)22對(duì)栗浦光的吸收效率，也有利于緩解增 益介質(zhì)22端面熱負(fù)載過于嚴(yán)重，提高醫(yī)用全固態(tài)黃光激