CN102684062A - 腔内和频529nm激光器 - Google Patents

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朱小磊
陆婷婷
刘丹
黄敏捷
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Abstract

一种腔内和频529nm激光器，包括第一端面泵浦单元、第二端面泵浦单元和U型谐振腔，激光晶体为一块掺钕的氟化钇锂晶体和一块掺钕的钇铝石榴石晶体串接，传导冷却结构。激光谐振腔采用U型腔，两个工作在脉冲方式的激光二极管从端面泵浦激光晶体，在电光Q开关的作用下产生1053nm，1064nm近红外激光，再通过三硼酸锂晶体进行腔内和频产生529nm绿光，同时腔内倍频产生526.5nm，532nm绿光。本发明可利用分光镜获得529nm绿光，也可作为多波长光源，实现在同一出光方向输出三种波长的绿光或者两种波长的近红外光和三种波长的绿光五种波长混合输出，本发明具有输出波长灵活，结构简单紧凑，工作可靠稳定的特点。

Description

腔内和频529nm激光器
技术领域
本发明属于固体激光器，具体涉及一种腔内和频529nm激光器
背景技术
绿光激光广泛应用于激光医学、激光显示以及激光通讯等领域。对一种近红外波长激光进行腔内或者腔外倍频是获得绿光激光最常用的方法，而将两种不同波长近红外激光进行和频获得绿光输出却未见报导。
发明内容
本发明为了填补上述空白，提供一种腔内和频529nm激光器，以获得529nm激光输出，该激光器应具有多种波长激光，输出波长灵活、结构简单紧凑、工作可靠稳定的特点，适用于激光医学、激光显示以及激光定标等领域。
本发明的基本思想是：
将两块具有相近吸收谱线和发射谱线的掺钕的氟化钇锂（Nd:YLiF4）晶体和掺钕的钇铝石榴石晶体（Nd:Y3Al5O12）串接构成激光晶体，传导冷却结构，激光谐振腔采用U型腔，两个工作在脉冲方式的激光二极管从端面泵浦激光晶体，在电光Q开关的作用下产生1053nm，1064nm近红外激光，再通过三硼酸锂（LiB3O5）晶体进行腔内和频产生529nm绿光，同时腔内倍频产生526.5nm，532nm绿光，来获得双波长近红外激光输出，并在腔内插入谐波转换晶体获得双波长近红外激光的和频光输出。本发明可利用分光镜获得529nm绿光，也可作为多波长光源，实现在同一出光方向输出三种波长的绿光或者两种波长的近红外光和三种波长的绿光五种波长混合输出。
本发明的技术解决方案如下：
一种腔内和频529nm激光器，特征在于其结构包括第一端面泵浦单元、第二端面泵浦单元和U型谐振腔：
所述的U型谐振腔包括后腔镜和输出镜，在所述的U型谐振腔内由后腔镜至所述的输出镜依次是调Q晶体、四分之一波片、布儒斯特角起偏片、第一平面转折腔镜、激光晶体、第二平面转折腔镜和谐波转换晶体，所述的第一平面转折腔镜和第二平面转折腔镜对泵浦光高透，对振荡光全反，并与光路成45°设置，所述的后腔镜、第一平面转折腔镜、第二平面转折腔镜和输出镜形成U型折叠腔；
所述的激光晶体为一块Nd:YLiF4晶体和一块Nd:Y3Al5O12晶体串接构成，
所述的第一端面泵浦单元由带尾纤输出的第一激光二极管和第一泵浦耦合系统组成，由所述的第一激光二极管输出的激光经第一泵浦耦合系统和所述的第二平面转折腔镜从所述的Nd:Y3Al5O12晶体的一端对所述的激光晶体进行泵浦；
所述的第二端面泵浦单元由带尾纤输出的第二激光二极管和第二泵浦耦合系统组成，由所述的第二激光二极管输出的激光经第二泵浦耦合系统和所述的第一平面转折腔镜从所述的Nd:Y3Al5O12晶体的一端对所述的激光晶体进行泵浦。所述的调Q晶体为磷酸氧钛钾（KD*P），和布儒斯特角起偏片构成电光Q开关。
所述的谐波转换晶体为LiB3O5晶体。
本发明激光器的工作过程如下：
由所述的第一激光二极管输出的激光经第一泵浦耦合系统和所述的第二平面转折腔镜聚焦在所述的Nd:Y3Al5O12晶体内对所述的激光晶体进行泵浦，由所述的第二激光二极管输出的激光经第二泵浦耦合系统和所述的第一平面转折腔镜聚焦在所述的Nd:Y3Al5O12晶体内对所述的激光晶体进行泵浦，在Q开关的共同作用下产生1053nm，1064nm近红外脉冲激光，再经过谐波转换晶体3-9产生529nm和频光，同时产生526.5nm、532nm倍频光，产生的和频光和倍频光通过输出镜获得三波长耦合输出，再利用分光镜获得529nm绿光。若输出镜对1053nm，1064nm激光部分增透，可获得五波长同时输出。
本发明具有以下优点：
1、可以通过选用不同的增益介质串接，以及相对应的泵浦源，实现灵活的双波长近红外激光组合，获得不同波长的和频绿光输出。
2、可作为多波长光源，实现同一出光方向上的三波长激光输出或五波长激光输出。
3、激光器采用传导冷却散热结构，结构紧凑，使用方便。
本发明具有多种波长激光、输出波长灵活，结构简单紧凑，工作可靠稳定的特点，适用于激光医学、激光显示以及激光定标等领域。
附图说明
图1为本发明腔内和频529nm激光器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
先请参阅图1，图1为本发明腔内和频529nm激光器的结构示意图。由图可见，本发明腔内和频529nm激光器，构成包括第一端面泵浦单元1、第二端面泵浦单元2和U型谐振腔3：
所述的U型谐振腔3包括后腔镜3-1、腔转折的第一平面转折腔镜3-5、第二平面转折腔镜3-8和输出镜3-10，在所述的U型谐振腔内由后腔镜3-1至所述的输出镜3-10依次是调Q晶体3-2、四分之一波片3-3、布儒斯特角起偏片3-4、第一平面转折腔镜3-5、激光晶体、第二平面转折腔镜3-8和谐波转换晶体3-9，所述的第一平面转折腔镜3-5和第二平面转折腔镜3-8对泵浦光高透，对振荡光全反，并与光路成45°设置，所述的后腔镜3-1、第一平面转折腔镜3-5、第二平面转折腔镜3-8和输出镜3-10形成U型折叠腔；
所述的激光晶体为一块传导冷却的Nd:YLiF4晶体3-6和一块传导冷却的Nd:Y3Al5O12晶体3-7串接构成；
所述的第一端面泵浦单元1由带尾纤输出的第一激光二极管1-1和第一泵浦耦合系统1-2组成，由所述的第一激光二极管1-1输出的激光经第一泵浦耦合系统1-2和所述的第二平面转折腔镜3-8从所述的Nd:Y3Al5O12晶体3-7的一端对所述的激光晶体进行泵浦；
所述的第二端面泵浦单元2由带尾纤输出的第二激光二极管2-1和第二泵浦耦合系统2-2组成，由所述的第二激光二极管2-1输出的激光经第二泵浦耦合系统2-2和所述的第一平面转折腔镜3-5从所述的Nd:Y3Al5O12晶体3-7的一端对所述的激光晶体进行泵浦。
本实施例中所述的调Q晶体3-2为磷酸氧钛钾（KD*P），和布儒斯特角起偏片3-4构成电光Q开关。所述的谐波转换晶体3-9为LiB3O5晶体。
所述的输出镜3-10镀有1053nm，1064nm全反膜和529±3nm高透膜，后腔镜3-1镀有1053nm，1064nm全反膜；第一平面转折腔镜3-5和第二平面转折腔镜3-8与光轴成45°角，对806nm高透，对1053nm，1064nm全反，形成U型折叠腔；所述的激光晶体为一块传导冷却的Nd:YLiF4晶体3-6和一块传导冷却的Nd:Y3Al5O12晶体3-7串接，所有晶体端面镀有806nm和1053nm，1064nm高透膜。
由所述的第一激光二极管1-1输出的激光经第一泵浦耦合系统1-2和所述的第二平面转折腔镜3-8聚焦在所述的Nd:Y3Al5O12晶体（3-7）内对所述的激光晶体进行泵浦，由所述的第二激光二极管2-1输出的激光经第二泵浦耦合系统2-2和所述的第一平面转折腔镜3-5聚焦在所述的Nd:Y3Al5O12晶体（3-7）内对所述的激光晶体进行泵浦，在Q开关的共同作用下产生1053nm，1064nm近红外脉冲激光，再经过谐波转换晶体3-9产生529nm和频光，同时产生526.5nm，532nm倍频光，产生的和频光和倍频光通过输出镜3-10获得三波长耦合输出，再利用分光镜获得529nm绿光。
若输出镜3-10镀有529±3nm高透膜和1053nm，1064nm部分增透膜，可获得1053nm，1064nm，526.5nm，532nm，529nm五波长同时输出。也可根据实际需要选择不同的晶体串接，以及相对应的泵浦源，实现更灵活的波长输出。
下面是本发明具体实施的参数：
激光晶体是一块掺杂浓度为1at.%的Nd:YLiF4晶体和一块掺杂浓度为1at.%的Nd:Y3Al5O12晶体，晶体具体尺寸均为4×4×12mm。泵浦源采用中心波长为806nm的脉冲运转激光二极管，两个激光二极管可独立调节输出能量，以平衡两块晶体的增益。谐波转换晶体为I类相位匹配的LiB3O5晶体，具体尺寸为4×4×12mm。谐振腔长410mm，后腔镜3－1为曲率半径为1100mm的平凹镜，输出镜3－10为平面镜。通过LiB3O5晶体可方便的获得529nm，526.5nm及532nm三波长绿光输出，再通过分光镜分出529nm激光。
综上所述，本发明具有多种波长激光、输出波长灵活、结构简单紧凑和工作可靠稳定的特点，适用于激光医学、激光显示以及激光定标等领域。

Claims (3)

1.一种腔内和频529nm激光器，特征在于其结构包括第一端面泵浦单元（1）、第二端面泵浦单元（2）和U型谐振腔（3）：
所述的U型谐振腔（3）包括后腔镜（3-1）和输出镜（3-10），在所述的U型谐振腔内由后腔镜（3-1）至所述的输出镜（3-10）依次是调Q晶体（3-2）、四分之一波片（3-3）、布儒斯特角起偏片（3-4）、第一平面转折腔镜（3-5）、激光晶体、第二平面转折腔镜（3-8）和谐波转换晶体（3-9），所述的第一平面转折腔镜（3-5）和第二平面转折腔镜（3-8）对泵浦光高透，对振荡光全反，并与光路成45°设置，所述的后腔镜（3-1）、第一平面转折腔镜（3-5）、第二平面转折腔镜（3-8）和输出镜（3-10）形成U型折叠腔；
所述的激光晶体为一块Nd:YLiF4晶体（3-6）和一块Nd:Y3Al5O12晶体（3-7）串接构成；
所述的第一端面泵浦单元（1）由带尾纤输出的第一激光二极管（1-1）和第一泵浦耦合系统（1-2）组成，由所述的第一激光二极管（1-1）输出的激光经第一泵浦耦合系统（1-2）和所述的第二平面转折腔镜（3-8）从所述的Nd:Y3Al5O12晶体（3-7）的一端对所述的激光晶体进行泵浦；
所述的第二端面泵浦单元（2）由带尾纤输出的第二激光二极管（2-1）和第二泵浦耦合系统（2-2）组成，由所述的第二激光二极管（2-1）输出的激光经第二泵浦耦合系统（2-2）和所述的第一平面转折腔镜（3-5）从所述的Nd:Y3Al5O12晶体（3-7）的一端对所述的激光晶体进行泵浦。
2.根据权利要求1所述的腔内和频529nm激光器，其特征在于所述的调Q晶体（3-2）为磷酸氧钛钾（KD*P），和布儒斯特角起偏片（3-4）构成电光Q开关。
3.根据权利要求1所述的腔内和频529nm激光器，其特征在于所述的谐波转换晶体（3-9）为LiB3O5晶体。
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