CN102522692A - 采用v型折叠腔的掺钕连续紫外激光器 - Google Patents

采用v型折叠腔的掺钕连续紫外激光器 Download PDF

Info

Publication number
CN102522692A
CN102522692A CN2011104587340A CN201110458734A CN102522692A CN 102522692 A CN102522692 A CN 102522692A CN 2011104587340 A CN2011104587340 A CN 2011104587340A CN 201110458734 A CN201110458734 A CN 201110458734A CN 102522692 A CN102522692 A CN 102522692A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
crystal
neodymium
resonant cavity
doped
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011104587340A
Other languages
English (en)
Inventor
贾富强
姬彪
郑新双
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen University
Original Assignee
Xiamen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen University filed Critical Xiamen University
Priority to CN2011104587340A priority Critical patent/CN102522692A/zh
Publication of CN102522692A publication Critical patent/CN102522692A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

采用V型折叠腔的掺钕连续紫外激光器，涉及一种全固态紫外激光器。提供一种可获得性能优良的连续紫外激光输出的采用V型折叠腔的掺钕连续紫外激光器。设有激光二极管泵浦源、光学准直聚焦系统、第1激光谐振腔镜、第2激光谐振腔镜、第3激光谐振腔镜、激光增益介质、二次谐波晶体和三次谐波晶体；所述激光二极管泵浦源、光学准直聚焦系统、第1激光谐振腔镜、激光增益介质和第2激光谐振腔镜依次设置在第一光轴上，第3激光谐振腔镜、二次谐波晶体、三次谐波晶体和第2激光谐振腔镜依次设置在第二光轴上，第一光轴与第二光轴交叉。

Description

采用V型折叠腔的掺钕连续紫外激光器
技术领域
本发明涉及一种全固态紫外激光器，尤其是涉及一种采用V型折叠腔的掺钕连续紫外激光器。
背景技术
紫外激光器具有波长短、易聚焦、能量集中、分辨率高等优点，在光谱学、光学信息存储、精密材料加工、光印刷、医疗等方面具有广泛的用途。与传统紫外波段的准分子激光器相比，激光二极管抽运的全固态紫外激光器由于具有效率高、体积小、性能稳定等诸多特点，已成为紫外激光器发展的主要方向。全固态紫外激光器主要是利用非线性晶体进行腔外或腔内频率转换来实现的。目前，国内外已有大量关于紫外激光的文献报道，它们利用掺钕离子的材料作为激光增益介质，实现能级4F3/2到能级4I13/2或能级4F3/2到能级4I11/2的跃迁，得到基波后采用先倍频再和频技术获得440nm和350nm附近的蓝光(X.P.HU，G.ZHAO，“High-power，blue-light generationin a dual-structure，periodically poled，stoichiometric LiTaO3crystal”，Appl.Phys.B 87，91-94(2007))和紫外激光(B.Yong，F.Yan，“High-average powerTHG of a diode-pumped Nd:YAG laser at 355nm generated by LiB3O5 crystal”，Chinese OpticsLetters，Vol.1 Issue 2，pp.91-92(2003))。但利用掺钕离子激光增益介质能级4F3/2到能级4I9/2的跃迁获得紫外激光的文献报道却相对缺乏。掺钕离子激光增益介质主要存在三条主要的跃迁谱线，4F3/2到4I13/2，4F3/2到4I11/2，4F3/2到4I9/2，分别对应的跃迁的波长在1.3μm，1.06μm和0.9μm。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可获得性能优良的连续紫外激光输出的采用V型折叠腔的掺钕连续紫外激光器。
本发明设有激光二极管泵浦源、光学准直聚焦系统、第1激光谐振腔镜、第2激光谐振腔镜、第3激光谐振腔镜、激光增益介质、二次谐波晶体和三次谐波晶体；所述激光二极管泵浦源、光学准直聚焦系统、第1激光谐振腔镜、激光增益介质和第2激光谐振腔镜依次设置在第一光轴上，第3激光谐振腔镜、二次谐波晶体、三次谐波晶体和第2激光谐振腔镜依次设置在第二光轴上，第一光轴与第二光轴交叉。
所述激光二极管发出的泵浦光经准直聚焦系统对激光增益介质进行端面泵浦；在折叠谐振腔内，由于谐振腔镜对基波光和二次谐波的高反射，促使谐振腔内部的功率密度增强，基波在二次谐波晶体内倍频，产生蓝色激光，该蓝光与剩余的基波在三次谐波晶体内和频，产生紫外三次谐波输出。谐振腔镜对二次谐波即蓝光的高反射，可以充分利用二次谐波在谐振腔内的往返增强作用，最后提高三次谐波的转换效率。
所述激光二极管泵浦源可选自激光二极管、激光二极管阵列或光纤耦合输出的激光二极管阵列等，泵浦光峰值输出波长可为0.81μm或0.88μm，泵浦光经过准直聚焦系统后聚焦到激光增益介质中。
所述激光增益介质可采用掺钕离子的激光增益介质，所述掺钕离子的激光增益介质可选自Nd:YVO4、Nd:YAG、Nd:YLF、Nd:YAP、Nd:GdVO4等中的一种，或采用把一块激光增益介质和一块或者两块纯的非掺杂同质基底材料通过键合技术实现稳固结合的键合晶体，所述激光增益介质中钕离子的掺杂浓度可为0.1％～10％，晶体横截面的尺寸可为谐振腔中基波激光光斑直径的2～10倍。
本发明利用+3价钕离子从能级4F3/2到能级4I9/2的跃迁产生基波，腔中谐振的基波振荡波长因掺杂基质的不同在0.88～0.98μm范围内变动。
本发明采用V型腔结构。
所述二次谐波晶体可以采用临界相位匹配，非临界相位匹配，双折射相位匹配，或周期极化材料的准相位匹配等，根据具体的谐振腔参数，二次谐波晶体的工作温度和切割方向、大小和尺寸有不同的变化，所述二次谐波晶体的类型可选自LBO，KTP，周期极化晶体PPLN、MgO:PPLN、PPSLT、PPLT、PPKTP等中的一种。
所述三次谐波晶体可采用临界相位匹配，非临界相位匹配，双折射相位匹配，或周期极化材料的准相位匹配等，根据具体的谐振腔参数，三次谐波晶体的工作温度和切割方向、大小和尺寸有不同的变化，所述三次谐波晶体的类型可选自LBO、BIBO，BBO、CLBO、PPLN、MgO:PPLN、PPSLT、PPLT、PPKTP等中的一种，所述三次谐波晶体的形状以长方体为主，也可以是别的形状，所述三次谐波晶体的晶体端面可以与光轴垂直，也可以与光轴成布儒斯特角。
所述二次谐波晶体和三次谐波晶体可以采用级联结构的周期极化晶体，所述级联结构的周期极化晶体可选自PPLN、MgO:PPLN、PPSLT、PPLT、PPKTP等中的一种。在这种结构中二次谐波晶体和三次谐波晶体分别代表该周期极化晶体的不同部分，前半部分的极化周期和后半部分的极化周期不同，前半部分周期结构产生二次谐波，后半部分周期结构产生三次谐波。
本发明采用掺钕离子的材料作为激光增益介质，将输出波长为0.81μm或者0.88μm附近的半导体激光器作为泵浦源，利用非线性晶体的频率转换效应，通过先腔内倍频再和频的方式获得0.3μm附近的波长输出。
本发明采用V型折叠腔结构。光学准直聚焦系统是由一组起准直和聚焦作用的透镜，实现泵浦光到激光增益介质的耦合。第1激光谐振腔镜为输入耦合镜，第1激光谐振腔镜、第2激光谐振腔镜和第3激光谐振腔镜腔镜一起构成激光器的谐振腔，其曲率半径可以从负无穷到正无穷变化。二次谐波晶体和三次谐波晶体分别是起倍频作用的倍频晶体和起和频作用的和频晶体。
激光二极管泵浦源发射的泵浦光经过准直聚焦系统入射到激光增益介质上，激光器的谐振腔由第1激光谐振腔镜、第2激光谐振腔镜和第3激光谐振腔镜构成。基波在该谐振腔内形成振荡并逐渐增强，高强度的基波经过二次谐波晶体(倍频晶体)以后产生二次谐波，二次谐波和剩余基波一起通过三次谐波晶体(和频晶体)，产生三次谐波经过第2激光谐振腔镜输出。第1激光谐振腔镜可以是一片单独的带镀膜的光学镜片，也可以是一层附着在激光增益介质左端面的多层光学薄膜。本发明利用0.9μm这条激光跃迁谱线，通过先倍频再和频的方式可以获得性能优良的300nm附近的连续紫外激光光源。
附图说明
图1为本发明实施例的结构组成示意图。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明实施例设有激光二极管泵浦源LD、光学准直聚焦系统CO、第1激光谐振腔镜M1、第2激光谐振腔镜M2、第3激光谐振腔镜M3、激光增益介质LM、二次谐波晶体SHG和三次谐波晶体THG；所述激光二极管泵浦源LD、光学准直聚焦系统CO、第1激光谐振腔镜M1、激光增益介质LM和第2激光谐振腔镜M2依次设置在第一光轴1上，第3激光谐振腔镜M3、二次谐波晶体SHG、三次谐波晶体THG和第2激光谐振腔镜M2依次设置在第二光轴2上，第一光轴1与第二光轴2交叉。
所述激光二极管发出的泵浦光经准直聚焦系统对激光增益介质进行端面泵浦；在折叠谐振腔内，由于谐振腔镜对基波光和二次谐波的高反射，促使谐振腔内部的功率密度增强，基波在二次谐波晶体内倍频，产生蓝色激光，该蓝光与剩余的基波在三次谐波晶体内和频，产生紫外三次谐波输出。谐振腔镜对二次谐波即蓝光的高反射，可以充分利用二次谐波在谐振腔内的往返增强作用，最后提高三次谐波的转换效率。
所述激光二极管泵浦源LD可选自激光二极管、激光二极管阵列或光纤耦合输出的激光二极管阵列等，泵浦光峰值输出波长可为0.81μm或0.88μm，泵浦光经过准直聚焦系统后聚焦到激光增益介质中。
所述激光增益介质LM可采用掺钕离子的激光增益介质，所述掺钕离子的激光增益介质可选自Nd:YVO4、Nd:YAG、Nd:YLF、Nd:YAP、Nd:GdVO4等中的一种，或采用把一块激光增益介质和一块或者两块纯的非掺杂同质基底材料通过键合技术实现稳固结合的键合晶体，所述激光增益介质LM中钕离子的掺杂浓度可为0.1％～10％，晶体横截面的尺寸可为谐振腔中基波激光光斑直径的2～10倍。
本发明利用+3价钕离子从能级4F3/2到能级4I9/2的跃迁产生基波，腔中谐振的基波振荡波长因掺杂基质的不同在0.88～0.98μm范围内变动。
本发明采用V型腔结构。
所述二次谐波晶体SHG可以采用临界相位匹配，非临界相位匹配，双折射相位匹配，或周期极化材料的准相位匹配等，根据具体的谐振腔参数，二次谐波晶体的工作温度和切割方向、大小和尺寸有不同的变化，所述二次谐波晶体SHG的类型可选自LBO，KTP，周期极化晶体PPLN、MgO:PPLN、PPSLT、PPLT、PPKTP等中的一种。
所述三次谐波晶体THG可采用临界相位匹配，非临界相位匹配，双折射相位匹配，或周期极化材料的准相位匹配等，根据具体的谐振腔参数，三次谐波晶体的工作温度和切割方向、大小和尺寸有不同的变化，所述三次谐波晶体THG的类型可选自LBO、BIBO，BBO、CLBO、PPLN、MgO:PPLN、PPSLT、PPLT、PPKTP等中的一种，所述三次谐波晶体THG的形状以长方体为主，也可以是别的形状，所述三次谐波晶体THG的晶体端面可以与光轴垂直，也可以与光轴成布儒斯特角。
所述二次谐波晶体和三次谐波晶体可以采用级联结构的周期极化晶体，所述级联结构的周期极化晶体可选自PPLN、MgO:PPLN、PPSLT、PPLT、PPKTP等中的一种。在这种结构中二次谐波晶体和三次谐波晶体分别代表该周期极化晶体的不同部分，前半部分的极化周期和后半部分的极化周期不同，前半部分周期结构产生二次谐波，后半部分周期结构产生三次谐波。
在图1中，相邻两个元件之间的间距可调，变化范围为0～200mm。

Claims (10)

1.采用V型折叠腔的掺钕连续紫外激光器，其特征在于设有激光二极管泵浦源、光学准直聚焦系统、第1激光谐振腔镜、第2激光谐振腔镜、第3激光谐振腔镜、激光增益介质、二次谐波晶体和三次谐波晶体；所述激光二极管泵浦源、光学准直聚焦系统、第1激光谐振腔镜、激光增益介质和第2激光谐振腔镜依次设置在第一光轴上，第3激光谐振腔镜、二次谐波晶体、三次谐波晶体和第2激光谐振腔镜依次设置在第二光轴上，第一光轴与第二光轴交叉。
2.如权利要求1所述的采用V型折叠腔的掺钕连续紫外激光器，其特征在于所述激光二极管泵浦源采用激光二极管，激光二极管阵列，或光纤耦合输出的激光二极管阵列。
3.如权利要求1所述的采用V型折叠腔的掺钕连续紫外激光器，其特征在于所述激光二极管泵浦源的泵浦光峰值输出波长为0.81μm或0.88μm。
4.如权利要求1所述的采用V型折叠腔的掺钕连续紫外激光器，其特征在于所述激光增益介质选自Nd:YVO4、Nd:YAG、Nd:YLF、Nd:YAP、Nd:GdVO4中的一种，或采用把一块激光增益介质和一块或者两块纯的非掺杂同质基底材料通过键合技术实现稳固结合的键合晶体。
5.如权利要求1或4所述的采用V型折叠腔的掺钕连续紫外激光器，其特征在于所述激光增益介质中钕的掺杂浓度范围为0.1％～10％，晶体横截面的尺寸可为谐振腔中基波激光光斑直径的2～10倍。
6.如权利要求1所述的采用V型折叠腔的掺钕连续紫外激光器，其特征在于所述二次谐波晶体采用临界相位匹配，非临界相位匹配，或双折射相位匹配或周期极化材料的准相位匹配；所述二次谐波晶体的类型可选自LBO、KTP、周期极化晶体PPLN、MgO:PPLN、PPSLT、PPLT、PPKTP中的一种。
7.如权利要求1所述的采用V型折叠腔的掺钕连续紫外激光器，其特征在于所述三次谐波晶体采用双折射相位匹配或周期极化材料的准相位匹配；所述三次谐波晶体的类型可选自LBO、BIBO，BBO、CLBO、PPLN、MgO:PPLN、PPSLT、PPLT、PPKTP中的一种。
8.如权利要求1或7所述的采用V型折叠腔的掺钕连续紫外激光器，其特征在于所述三次谐波晶体的形状为长方体；晶体端面以与光轴垂直，或与光轴成布儒斯特角。
9.如权利要求1所述的采用V型折叠腔的掺钕连续紫外激光器，其特征在于所述二次谐波晶体和三次谐波晶体采用级联结构的周期极化晶体。
10.如权利要求1所述的采用V型折叠腔的掺钕连续紫外激光器，其特征在于所述级联结构的周期极化晶体选自PPLN、MgO:PPLN、PPSLT、PPLT、PPKTP中的一种。
CN2011104587340A 2011-12-31 2011-12-31 采用v型折叠腔的掺钕连续紫外激光器 Pending CN102522692A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011104587340A CN102522692A (zh) 2011-12-31 2011-12-31 采用v型折叠腔的掺钕连续紫外激光器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011104587340A CN102522692A (zh) 2011-12-31 2011-12-31 采用v型折叠腔的掺钕连续紫外激光器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102522692A true CN102522692A (zh) 2012-06-27

Family

ID=46293517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011104587340A Pending CN102522692A (zh) 2011-12-31 2011-12-31 采用v型折叠腔的掺钕连续紫外激光器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102522692A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105071214A (zh) * 2015-09-22 2015-11-18 山东大学 可见激光直接变频产生深紫外激光的方法及全固态深紫外激光器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101247020A (zh) * 2008-03-19 2008-08-20 福州高意通讯有限公司 一种紫外光输出微片式激光腔结构
CN101592842A (zh) * 2009-07-03 2009-12-02 湖南大学 一种宽带激光脉冲高效谐波转换光路系统
US20110150015A1 (en) * 2009-12-15 2011-06-23 Dr. Jianping Zhou Generation of frequency-pre-selectable radiation by using more than one cascaded frequency conversion processes of resonantly enhanced beams
CN102157892A (zh) * 2011-03-18 2011-08-17 上海镭基光电技术有限公司 一种大功率紫外激光器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101247020A (zh) * 2008-03-19 2008-08-20 福州高意通讯有限公司 一种紫外光输出微片式激光腔结构
CN101592842A (zh) * 2009-07-03 2009-12-02 湖南大学 一种宽带激光脉冲高效谐波转换光路系统
US20110150015A1 (en) * 2009-12-15 2011-06-23 Dr. Jianping Zhou Generation of frequency-pre-selectable radiation by using more than one cascaded frequency conversion processes of resonantly enhanced beams
CN102157892A (zh) * 2011-03-18 2011-08-17 上海镭基光电技术有限公司 一种大功率紫外激光器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘欢 等: "紧凑型激光二极管抽运全固态355nm连续波紫外激光器", 《物理学报》, vol. 58, no. 10, 31 October 2009 (2009-10-31) *
毕勇 等: "高平均功率腔内和频蓝光Nd：YAG激光器", 《光学精密工程》, vol. 13, no. 1, 28 February 2005 (2005-02-28) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105071214A (zh) * 2015-09-22 2015-11-18 山东大学 可见激光直接变频产生深紫外激光的方法及全固态深紫外激光器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106229806B (zh) 拉曼黄光泵浦的可调谐金绿宝石激光器
CN103996968B (zh) 一种复合腔结构的自拉曼黄光激光器
CN102842847B (zh) 一种内腔单谐振光学参量振荡器
CN101232148A (zh) 半导体二极管双端泵浦高功率紫外激光器的设计方法
CN101777724B (zh) 端面泵浦双波长同轴切换输出调q基频、倍频激光器
CN103618205A (zh) 一种全固态单纵模黄光激光器
CN102136670A (zh) 基于偏振耦合的双端端面泵浦固体激光器
CN106684674A (zh) 一种双晶体复合增益的内腔拉曼黄光激光器
CN101202412B (zh) 一种固体激光器
CN104659643A (zh) 一种双端偏振泵浦的0.9μm激光器
CN103531996A (zh) 一种三端输出的双波长激光器
CN103199427B (zh) 一种内腔单谐振光学参量振荡器
CN102522690A (zh) 基于掺Nd3+增益介质的腔内和频连续波紫外激光器
CN102157892A (zh) 一种大功率紫外激光器
CN102522691A (zh) 采用直线腔的掺钕连续紫外激光器
CN100583575C (zh) 瓦级980nm单模掺镱光纤激光器与其倍频系统的组合装置
CN102280810A (zh) 一种宽温度工作范围的倍频激光器
CN102484349A (zh) 非线性晶体封装的方法及其在二极管泵浦固态激光器中的应用
CN108923236B (zh) 一种基于钕离子掺杂的钒酸盐晶体激光器
CN206595543U (zh) 一种双晶体复合增益的内腔拉曼黄光激光器
CN102522692A (zh) 采用v型折叠腔的掺钕连续紫外激光器
CN102623885A (zh) BaTeMo2O9晶体全固态拉曼自倍频黄光激光器
CN103956644A (zh) 基于周期性极化反转晶体直腔连续紫外激光器
CN101447639A (zh) 全固态电光调q绿光激光器
CN207183790U (zh) 一种和频的腔内倍频激光器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20120627