CN102623885B - BaTeMo2O9晶体全固态拉曼自倍频黄光激光器 - Google Patents
BaTeMo2O9晶体全固态拉曼自倍频黄光激光器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种BaTeMo2O9晶体全固态拉曼自倍频黄光激光器，包括泵浦光源、光阑、旋光器和谐振腔，泵浦光源、光阑、旋光器和谐振腔依次排列在一起，谐振腔包括输入镜、BaTeMo2O9晶体、输出镜和滤波片，BaTeMo2O9晶体设置在输入镜与输出镜之间，滤波片设置在输出镜的外侧；BaTeMo2O9晶体的两端面均镀有1064nm、1178nm和589nm增透膜；输入镜和输出镜镀膜。本发明使用BaTeMo2O9一种晶体代替拉曼晶体和倍频晶体，在一块晶体中以腔外谐振的方式实现了拉曼自倍频，实现1064nm基频光的拉曼转换获得1178nm附近的拉曼光，并实现对此拉曼光的倍频，产生了589nm黄光激光，具有结构紧凑、高效、稳定的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用BaTeMo2O9晶体的全固态自倍频黄光激光器，属于全固态激光器技术领域。
背景技术
黄橙波段(560-600nm)激光接近人眼敏感的波长(555nm)，适合于激光显示和照明，特别是在有雾气情况下的大地测量以及这种准直场合的用途。黄光激光在医学、雷达、光谱学、测海学、信息存储和激光导航等方面具有重要的应用，已经成为激光器领域的研究热点之一。但是由于目前无法通过激活离子直接跃迁产生黄光，因此，产生黄光波段的激光比产生其他波段的可见光要困难。目前，利用晶体的受激拉曼散射(SRS)效应，将1064nm激光频移到1100-1200nm波段，再倍频得到黄橙光是一种有效的方法。采用固态拉曼激光倍频的方式得到黄橙光具有泵浦效率高、结构相对简单、便于维护、容易得到高光束质量的激光输出。
目前适用于产生1100-1200nm波段的拉曼晶体集中于三元的氧化物当中，主要包括：钨酸盐(BaWO4，SrWO4)，硝酸盐(Ba(NO3)2)，钒酸盐(YVO4，GdVO4)等。这些晶体获得拉曼激光输出后经过KTP或者LBO晶体实现倍频，最终获得黄橙光输出。代表性的有以BaWO4，SrWO4为拉曼基质，以1064nm激光泵浦，产生1180nm一阶斯托克斯拉曼光，经KTP或者LBO倍频后获得590nm黄橙激光；(H.M.Pask et.al，Opt.Lett.，24，1490，1999.)以Nd:YVO4晶体实现自拉曼激光，经KTP或者LBO进行倍频，获得586附近黄橙光。(A.J.Lee et.al，Opt.Express，16，21958，2008.)在这些代表性的黄光拉曼激光输出过程中，拉曼频移和倍频通过两种晶体实现，激光器结构相对复杂、成本相对较高、调整难度较大。
BaTeMo2O9晶体是一种新型功能晶体，属于单斜晶系，空间群为P21，山东大学晶体所张卫国等人采用助熔剂法首次获得大尺寸、高质量的单晶，并对其物理性能进行了研究。(ZhangW.，Tao X.，Zhang C.，Gao Z.，Zhang Y.，Yu W.，Cheng X.，Liu X.，and Jiang M.，Cryst.Growth Des.，8，304，2008.)结果表明，该晶体具有优异的二阶非线性光学性能和SRS效应。1064nm泵浦条件下，一阶Stokes拉曼激光(1178nm附近)具有高效、稳定的输出，并且可以实现此波长的非临界位相匹配。此外，晶体具有高的损伤阈值、宽的透光波段，适中的机械性能、稳定的物理化学性能。
发明内容
本发明针对现有黄光拉曼激光输出技术存在的结构复杂、成本较高、调整难度较大等不足，提供一种结构紧凑、高效、稳定的BaTeMo2O9晶体全固态拉曼自倍频黄光激光器。
本发明的BaTeMo2O9晶体全固态拉曼自倍频黄光激光器，采用以下技术方案：
该拉曼自倍频黄光激光器，包括泵浦光源、光阑、旋光器和谐振腔，泵浦光源、光阑、旋光器和谐振腔依次排列在一起，谐振腔包括输入镜、BaTeMo2O9晶体、输出镜和滤波片，BaTeMo2O9晶体设置在输入镜与输出镜之间，滤波片设置在输出镜的外侧；BaTeMo2O9晶体的两端面均镀有1064nm、1178nm和589nm增透膜；输入镜镀有1064nm增透膜、570nm-590和1140nm-1185nm高反膜；输出镜镀有1140nm-1185nm高反膜和570nm-590nm增透膜；
泵浦光源所产生的激光经过光阑后光斑大小变为2mm，通过旋光器调节后偏振方向与水平方向呈45°，经过输入镜进入BaTeMo2O9晶体中，实现受激拉曼散射产生1178nm拉曼光，所产生的1178nm拉曼光经过BaTeMo2O9晶体时同时产生自倍频，获得589nm黄橙光，1064nm激光经过输出镜全反射后再次实现1178nm拉曼光输出，实现双程泵浦，1178nm激光在谐振腔内振荡，产生的589nm黄橙光由输出镜输出。
泵浦光源是1064nm声光或者电光调Q激光器。
BaTeMo2O9晶体按照XOY平面内一类位相匹配或二类位相匹配方向加工。
本发明使用BaTeMo2O9一种晶体代替拉曼晶体和倍频晶体，同时采用1064nm调Q激光泵浦，在一块晶体中以腔外谐振的方式实现了拉曼自倍频，实现1064nm基频光的拉曼转换获得1178nm附近的拉曼光，并实现对此拉曼光的倍频，成功产生了589nm黄光激光，具有结构紧凑、高效、稳定的特点。
附图说明
图1是本发明BaTeMo2O9晶体全固态拉曼自倍频黄光激光器的结构示意图。
其中：1、泵浦光源，2、光阑，3、旋光器，4、输入镜，5、输出镜，6、滤波片，7、BaTeMo2O9晶体。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明的BaTeMo2O9晶体全固态拉曼自倍频黄光激光器，包括泵浦光源1、光阑2、旋光器3和谐振腔。电光调Q的Nd:YVO4激光器1、光阑2、旋光器3和谐振腔依次排列在一起。谐振腔包括输入镜4、BaTeMo2O9晶体7、输出镜5和滤波片6，BaTeMo2O9晶体7设置在输入镜4与输出镜5之间，滤波片6设置在输出镜5的外侧。
泵浦光源1的中心波长为1064nm，可进行电光调Q，并且泵浦源可以用Nd3+YAG，Nd3+GGG等电光、声光调Q激光器代替。本实施例采用电光调Q的Nd:YVO4激光器作为泵浦光源。
BaTeMo2O9晶体7的两端面均镀有1064nm、1178nm和589nm增透膜；切割角度为(90°，52.7°)。本实施例中BaTeMo2O9晶体7按照XOY平面内二类位相匹配方向加工，BaTeMo2O9晶体7的尺寸为4×4×10mm3。
谐振腔可以为平直腔，也可以换做其它方式的谐振腔。谐振腔的腔长和形状可以根据BaTeMo2O9晶体7的长度进行调整。本实施例中谐振腔的腔长为12mm。输入镜4镀1064nm增透膜，570-590和1140-1185nm高反膜；输出镜5镀1140-1185nm高反膜，570-590nm增透膜。
Nd:YVO4激光器所产生的激光经过光阑2后光斑大小变为2mm左右，通过旋光器3的偏振态后偏振方向与水平方向呈45°，经过输入镜4进入BaTeMo2O9晶体7中，实现受激拉曼散射产生1178nm拉曼光，所产生的1178nm拉曼光经过BaTeMo2O9晶体7时同时产生自倍频，产生589nm黄橙光。由于输入镜4和输出镜5的选择，1064nm激光实现双程泵浦，1178nm在谐振腔内谐振，黄橙光最终由输出镜5输出。
上述激光器在泵浦能量48mJ时，得到5.6mJ的589nm黄橙色激光输出，对应的光光转换效率是11.7％。
实施例2
本实施例的光路设置与实施例1相同，不同的是将BaTeMo2O9晶体7按照一类位相匹配角度加工，旋光器3的偏振方向符合一类位相匹配要求。
Claims (2)
1.一种BaTeMo2O9晶体全固态拉曼自倍频黄光激光器，包括泵浦光源、光阑、旋光器和谐振腔，其特征是：
泵浦光源、光阑、旋光器和谐振腔依次排列在一起，谐振腔包括输入镜、BaTeMo2O9晶体、输出镜和滤波片，BaTeMo2O9晶体设置在输入镜与输出镜之间，滤波片设置在输出镜的外侧；BaTeMo2O9晶体的两端面均镀有1064nm、1178nm和589nm增透膜；输入镜镀有1064nm增透膜、570nm-590nm和1140nm-1185nm高反膜；输出镜镀有1140nm-1185nm高反膜和570nm-590nm增透膜；
泵浦光源所产生的激光经过光阑后光斑大小变为2mm，通过旋光器调节后偏振方向与水平方向呈45°，经过输入镜进入BaTeMo2O9晶体中，实现受激拉曼散射产生1178nm拉曼光，所产生的1178nm拉曼光经过BaTeMo2O9晶体时同时产生自倍频，获得589nm黄橙光，1064nm激光经过输出镜全反射后再次实现1178nm拉曼光输出，实现双程泵浦，1178nm激光在谐振腔内振荡，产生的589nm黄橙光由输出镜输出；
所述BaTeMo2O9晶体按照XOY平面内一类位相匹配或二类位相匹配方向加工。
2.根据权利要求1所述的BaTeMo2O9晶体全固态拉曼自倍频黄光激光器，其特征是：所述泵浦光源是1064nm声光或者电光调Q激光器。
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