CN102185247A - 一种537nm和556nm双波长激光器 - Google Patents
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Abstract
一种537nm和556nm双波长激光器，属于激光技术领域，由泵浦源，光学耦合系统，输入镜，固体激光介质、非线性晶体和输出镜顺序排列而成，其特征在于输入镜、固体激光介质、非线性晶体和输出镜通过选择合适的腔镜膜系获得1074nm和1112nm双波长激光的同时振荡，由非线性晶体铌酸锂实现其537nm和556nm双波长激光输出。本双波长激光器可用作便携式一氧化碳中毒的检测光源。本发明的激光器具有结构紧凑、操作简单、成本低、有利于产业化生产等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种537nm和556nm双波长激光器，属于激光技术领域，该激光器可在一氧化碳中毒检测中用作光源。
背景技术
一氧化碳中毒是世界中毒的主要死因之一，更是我国特别是我国北方冬季最常见的中毒之一。因此对于一氧化碳中毒的判定以及中毒程度的测量是检测一氧化碳中毒的重要技术。一氧化碳中毒后，会在血液中形成碳氧血红蛋白，其吸收峰在540nm和570nm目前医学中判断一氧化碳中毒的重要指标是碳氧血红蛋白含量的测定。其主要原理是：血红蛋白的吸收峰在555nm左右，而碳氧血红蛋白的吸收峰在540nm附近，通过血液对这两个波长的吸收度的对比可以简单的测出一氧化碳中毒的程度。目前，在医学检测中，常用的方法是采用分光光度计对538nm或者540nm的波段的吸收度和555nm波段的吸收度分别进行测量，从而判定一氧化碳的中毒程度。分光光度计庞大的体积使得不可能采用便携式的方式对一氧化碳进行检测。(《中西医结合心脑血管病杂志》2006年4月第4卷第4期，292-293页“4300紫外可见分光光度计检测血中碳氧血红蛋白含量快速诊断一氧化碳中毒”)而对于体积小、便携式一氧化碳中毒检测源的开发和利用可以在第一时间对其进行检测，挽救生命，具有重要的意义。
发明内容
为克服现有技术所存在的缺陷和不足，本发明提供一种结构紧凑、操作简单、转换效率高的537nm和556nm双波长激光器。
本发明的技术方案采用以下方式来实现。
一种537nm和556nm双波长激光器，由泵浦源(1)、光学耦合系统(2)、输入镜(3)、固体激光介质(4)、非线性晶体(5)和输出镜(6)顺序排列而成，其特征在于固体激光介质(4)是Nd:YAG晶体或陶瓷，它的两个通光端面上镀以500nm～1400nm波段光透过率大于99％的宽带增透膜；非线性晶体(5)为铌酸锂，其两通光端面上镀以对1074nm、1112nm、537nm、556nm波长光透过率大于99％的增透膜；输入镜(3)镀以对泵浦光、1064nm、1319nm、1338nm、946nm波长的光透过率大于80％、对1074nm、1112nm、537nm、556nm波长的光反射率大于99％的介质膜；输出镜(6)表面镀以对1074nm、1112nm、537nm、556nm波长的光透过率大于99％的增透膜、对1064nm、1319nm、1338nm、946nm、537nm、556nm波长的光透过率大于80％、对1074nm、1112nm波长的光反射率大于99％的介质膜。
上述的固体激光介质(4)在中、低输出功率情况下，对于通光端面也可只进行抛光而不镀膜。
上述双波长激光器中的输入镜(3)和输出镜(6)可以省略掉，此时在固体激光介质(4)的入射面上镀以对1064nm、1319nm、1338nm、946nm波长的光透过率大于80％、对1074nm、1112nm、537nm、556nm波长的光反射率大于99％的介质膜，以取代输入镜(3)的作用；在非线性晶体(5)的出射表面、即铌酸锂晶体出射表面的外侧上镀以对1064nm、1319nm、1338nm、946nm、537nm和556nm波长的光透过率大于80％、对1074nm、1112nm波长的光反射率大于99％的介质膜以取代输出镜(6)的作用。
所述的固体激光介质(4)钕的掺杂浓度为0.05-at.％至3-at.％，其长度为0.5mm至50mm。
所述非线性晶体为周期性极化的铌酸锂等，可以实现1074nm和1112nm同时倍频的非线性晶体材料，其长度为0.5mm至50mm。
所述的输入镜(3)既可以是平面镜，也可以是凹面镜，输出镜(5)既可以是平面镜，也可以是凹面镜。
所述的泵浦源(1)既可以是半导体激光器或者光纤耦合输出的半导体激光器，也可以是闪光灯或弧光灯，泵浦方式既可以是端面泵浦，也可以是侧面泵浦。
上述Nd:YAG，掺钕钇铝石榴石的通用表达式，分子式为：(NdxY1-x)3Ga5O12，其中x为Nd离子的掺杂浓度。
本发明利用一个输入镜、一块固体激光介质、一个非线性晶体和一个输出镜可同时获得537nm和556nm双波长激光的同时输出。
本发明双波长激光器在一氧化碳中毒检测中的应用，能够作为一氧化碳中毒检测光源，利用537nm和556nm两个波长的激光发射，用以检测血红蛋白的吸收峰在555nm附近、碳氧血红蛋白的吸收峰在540nm附近的情况，从而诊断出是否一氧化碳中毒并诊断出中毒程度。
本发明的双波长激光器在应用时，具有以下优势：
1.结构紧凑。双波长激光器的尺寸和结构决定了激光晶体和非线性晶体的尺寸，该尺寸在毫米甚至厘米量级，比目前常用的分光光度计的尺寸(米量级)具有明显的优势，可以成为便携式一氧化碳检测检测源。
2.操作简单。本发明的双波长激光器，可同时检测碳氧血红蛋白和血红蛋白，无需分别测量，这使得检测的操作极其简单，无需复杂的操作。。
3.成本低。本发明的双波长激光器，其核心仅为一入射镜、激光晶体、非线性晶体和出射镜，无论是入射镜、反射镜还是晶体材料都已经发展成熟，目前市场上很容易进行购买。而目前常用的分光光度计，需要专门到专业公司订购，价格昂贵。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
其中：1是泵浦源，2是光学耦合系统，3是输入镜，镀有对泵浦光、1064nm、1319nm、1338nm、946nm高透、对1074nm、1112nm、537nm、556nm高反的介质膜，4是是固体激光介质(Nd:YAG晶体)，其表面镀以对500-1400nm高透过的介质膜，5为非线性光学晶体，表面镀以对1074nm、1112nm、537nm、556nm的增透膜，6是输出镜，镀有对1064nm、1319nm、1338nm、946nm、537nm、556高透过、对1074nm和1112nm高反射的介质膜。
图2为本发明实施例5的结构示意图。其中输入镜(3)和输出镜(6)已经省略掉。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
本发明实施例1如图1所示，由泵浦源(1)、光学耦合系统(2)、输入镜(3)、固体激光介质(4)、非线性晶体(5)和输出镜(6)顺序排列而成，其特征在于固体激光介质(4)是Nd:YAG晶体或陶瓷，它的两个通光端面上镀以500nm～1400nm波段光透过率大于99％的宽带增透膜；非线性晶体(5)为铌酸锂，其两通光端面上镀以对1074nm、1112nm、537nm、556nm波长光透过率大于99％的增透膜；输入镜(3)镀以对泵浦光、1064nm、1319nm、1338nm、946nm波长的光透过率等于84％、对1074nm、1112nm、537nm、556nm波长的光反射率大于99％的介质膜；输出镜(6)表面镀以对1074nm、1112nm、537nm、556nm波长的光透过率大于99％的增透膜、对1064nm、1319nm、1338nm、946nm、537nm、556nm波长的光透过率为84％、对1074nm、1112nm波长的光反射率大于99％的介质膜。
所述的固体激光介质(4)钕的掺杂浓度为0.1-at.％，其长度为0.5mm。
所述非线性晶体为周期性极化的铌酸锂，可以同时实现1074nm和1112nm同时倍频的非线性晶体材料，其长度为0.5mm。
所述的输入镜(3)是曲率为200mm的凹面镜，输出镜(5)是平面镜。
所述的泵浦源(1)是光纤耦合输出的半导体激光器，泵浦方式是端面泵浦。
本发明双波长激光器在一氧化碳中毒检测中的应用，能够作为一氧化碳中毒检测光源，利用537nm和556nm两个波长的激光发射，用以检测血红蛋白的吸收峰在555nm附近、碳氧血红蛋白的吸收峰在540nm附近的情况，从而诊断出是否一氧化碳中毒并诊断出中毒程度。
实施例2：
和实施例1相同，只是输入镜(3)镀以对泵浦光、1064nm、1319nm、1338nm、946nm波长的光透过率等于88％、对1074nm、1112nm、537nm、556nm波长的光反射率大于99％的介质膜；输出镜(6)表面镀以对1064nm、1319nm、1338nm、946nm、537nm、556nm波长的光透过率为88％、对1074nm、1112nm波长的光反射率大于99％的介质膜。
固体激光介质(4)钕的掺杂浓度为0.5-at.％，其长度为0.8mm。
非线性晶体为铌酸锂，可以实现1074nm和1112nm同时倍频，其长度为0.8mm。
所述的输入镜(3)是平面镜，输出镜(5)是曲率为200mm的凹面镜。
所述的泵浦源(1)是半导体激光器，泵浦方式是端面泵浦。
实施例3：
和实施例1相同，只是输入镜(3)镀以对泵浦光、1064nm、1319nm、1338nm、946nm波长的光透过率等于90％、对1074nm、1112nm、537nm、556nm波长的光反射率大于99％的介质膜；输出镜(6)表面镀以对1064nm、1319nm、1338nm、946nm、537nm、556nm波长的光透过率为90％、对1074nm、1112nm波长的光反射率大于99％的介质膜。
固体激光介质(4)钕的掺杂浓度为0.9-at.％，其长度为1mm。
非线性晶体为铌酸锂，其长度为0.8mm。
所述的输入镜(3)是平面镜，输出镜(5)是平面镜。
实施例4：
和实施例1相同，只是输入镜(3)镀以对泵浦光、1064nm、1319nm、1338nm、946nm波长的光透过率等于95％、对1074nm、1112nm、537nm、556nm波长的光反射率大于99％的介质膜；输出镜(6)表面镀以对1064nm、1319nm、1338nm、946nm、537nm、556nm波长的光透过率为95％、对1074nm、1112nm波长的光反射率大于99％的介质膜。
固体激光介质(4)钕的掺杂浓度为1.1-at.％，其长度为1.3mm。
非线性晶体为铌酸锂等材料，其长度为1.2mm。
所述的输入镜(3)是曲率为200mm的凹面镜，输出镜(5)是曲率为200mm的凹面镜。
实施例5：
和实施例1相同，如图2所示，只是输入镜(3)和输出镜(6)已经省略掉，此时在固体激光介质(4)的入射面上镀以对1064nm、1319nm、1338nm、946nm波长的光透过率等于84％、对1074nm、1112nm、537nm、556nm波长的光反射率大于99％的介质膜，以取代输入镜(3)的作用；在非线性晶体(5)的出射表面、即铌酸锂晶体出射表面的外侧上镀以对1064nm、1319nm、1338nm、946nm、537nm和556nm波长的光透过率为83％、对1074nm、1112nm波长的光反射率大于99％的介质膜以取代输出镜(6)的作用。
Claims (6)
1.一种537nm和556nm双波长激光器，由泵浦源(1)、光学耦合系统(2)、输入镜(3)、固体激光介质(4)、非线性晶体(5)和输出镜(6)顺序排列而成，其特征在于固体激光介质(4)是Nd:YAG晶体或陶瓷，它的两个通光端面上镀以500nm～1400nm波段光透过率大于99％的宽带增透膜；非线性晶体(5)为铌酸锂，其两通光端面上镀以对1074nm、1112nm、537nm、556nm波长光透过率大于99％的增透膜；输入镜(3)镀以对泵浦光、1064nm、1319nm、1338nm、946nm波长的光透过率大于80％、对1074nm、1112nm、537nm、556nm波长的光反射率大于99％的介质膜；输出镜(6)表面镀以对1074nm、1112nm、537nm、556nm波长的光透过率大于99％的增透膜、对1064nm、1319nm、1338nm、946nm、537nm、556nm波长的光透过率大于80％、对1074nm、1112nm波长的光反射率大于99％的介质膜。
2.如权利要求1所述的一种537nm和556nm双波长激光器，其特征在于所述的固体激光介质(4)钕的掺杂浓度为0.05-at.％至3-at.％，其长度为0.5mm至50mm。
3.如权利要求1所述的一种537nm和556nm双波长激光器，其特征在于所述的非线性晶体为实现1074nm和1112nm同时倍频的非线性晶体材料，其长度为0.5mm至50mm。
4.如权利要求1所述的一种537nm和556nm双波长激光器，其特征在于所述的输入镜(3)既可以是平面镜，也可以是凹面镜；输出镜(6)既可以是平面镜，也可以是凹面镜。
5.如权利要求1所述的一种537nm和556nm双波长激光器，其特征在于所述的泵浦源(1)既可以是半导体激光器或者光纤耦合输出的半导体激光器，也可以是闪光灯或弧光灯；泵浦方式既可以是端面泵浦，也可以是侧面泵浦。
6.如权利要求1所述的一种537nm和556nm双波长激光器，用于作为一氧化碳中毒检测光源，利用537nm和556nm两个波长的激光发射，用以检测血红蛋白的吸收峰在555nm附近、碳氧血红蛋白的吸收峰在540nm附近的情况，从而诊断出是否一氧化碳中毒并诊断出中毒程度。
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| 《OPTICS LETTERS》 20090115 yuhaohai et.al High-power dual-wavelength laser with disordered Dd:CNGG crystals 第34卷, 第2期 2 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103762491A (zh) * | 2014-01-04 | 2014-04-30 | 青岛镭视光电科技有限公司 | 一种基于激光晶体、倍频晶体和自倍频晶体的红绿光激光器 |
| CN103762491B (zh) * | 2014-01-04 | 2016-07-27 | 青岛镭视光电科技有限公司 | 一种基于激光晶体、倍频晶体和自倍频晶体的红绿光激光器 |
| CN107478637A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-12-15 | 复旦大学 | 快速无标记的区分正常血红蛋白和含铁血黄素的成像方法 |
| CN107478637B (zh) * | 2017-07-07 | 2021-04-30 | 复旦大学 | 快速无标记的区分正常血红蛋白和含铁血黄素的成像方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102185247B (zh) | 2012-04-25 |
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