CN102983493A - 正交偏振双波长激光器 - Google Patents

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游振宇
涂朝阳
朱昭捷
李坚富
王燕
徐金龙
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Abstract

本发明提供一种正交偏振双波长激光器。该激光器采用Yb:YAl3(BO3)4晶体作为激光增益介质，采用半导体激光器或者其他光源作为泵浦源，能实现位于1.0um波段的正交偏振双波长激光输出，波长为1.042um与1.047um，两个波长的激光分别对应于一个单偏正激光。

Description

正交偏振双波长激光器
技术领域
本发明涉及激光器件领域，具体地说，涉及一种正交偏振双波长的激光器件。
背景技术
非线性光学差频技术是产生太赫兹激光的一种技术路线方案。与其它技术相比，非线性差频过程可以产生功率较高的相干宽带可调谐的单频太赫兹波，最大优点是阈值很低，设备简单，结构紧凑，不需要价格昂贵的泵浦装置，可产生较高功率的太赫兹波辐射，甚至可以得到比太赫兹波参量振荡器更宽的太赫兹波调谐范围。差频方法产生THz波的技术关键是要获得功率较高、波长比较接近的泵浦光和信号光（波长相差不大于10nm）。
在文献Appl.Phys.B 89,323-328(2007)中，报道了采用Yb3+:GdAl3(BO3)4晶体实现了最高功率为2.2W的正交偏振双波长激光输出，输出波长为1046nm和1040nm。
采用Yb3+:GdAl3(BO3)4 作为激活材料的主要问题在于，Gd3+的离子半径为0.938?，而Yb3+的半径为0.870?，相差较大，因此Yb3+不容易进入GdAl3(BO3)4基质材料中，导致了Yb3+:GdAl3(BO3)4 中Yb3+的掺杂浓度不能太高，并且Yb3+:GdAl3(BO3)4 有着较高的量子缺陷以及较高的热效应，这些因素都不利于实现低阈值高功率的正交偏振双波长激光输出。
上述正交偏振双波长激光器采用与光轴夹角为19.5o的晶体切割方向，这样两种偏振激光会有一定的走离角，导致o偏振与e偏振的激光不能同时实现最大功率的输出。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述问题提供了一种高功率、结构简单的正交偏振双波长激光器，解决目前激光器功率和效率较低的问题。
这种正交偏振双波长激光器采用的是Yb3+:YAl3(BO3)4晶体作为增益介质，选择这种增益介质的好处是Yb3+的半径为0.870?，与Y3+的半径893?非常接近，这样Yb3+离子进入Y3+的格位的时候，引起的晶格畸变相对较低，因此能够实现较高浓度的掺杂，量子缺陷与热效应也相对较低。
同时这种正交偏振双波长激光器采用通光方向为垂直于光轴的晶体切割方向，这样o偏振与e偏振激光不会走离，能够同时实现最大的功率输出。
采用这种设计方案的正交偏振双波长激光器，能够实现1042nm与1047nm波长的高功率激光输出，最大的输出功率达到了5.04W，斜率效率为54%，克服目前双波长激光器功率较为低下等因素。
 本发明的有益效果是，由于采用了YAl3(BO3)4晶体作为基质材料，能够提高Yb3+的最大掺杂浓度，降低了激光器的热效应，提高了激光的最大输出功率。采用了通光方向垂直于光轴的晶体切割方向，优化了实现激光输出的最佳方案，实现了双波长双偏正激光的输出，性能稳定，对环境条件要求较低。
附图说明
图1为一种采用本发明正交偏振双波长激光器的实验装置图。
图2为另一实施方式的实验装置图。
图3为测量得到的输出激光的波长，其中：e光表示e偏正的激光光谱，o光表示o偏正的激光光谱。
具体实施方式
图1示出了本发明的第一个实施方式。泵浦源1为输出波长为976nm的半导体激光器。泵浦源聚焦系统2采用两个平凸面镜，将激光聚焦到激光晶体4上，激光晶体4为掺杂Yb3+离子10%浓度的GdAl3(BO3)4晶体做为激光增益介质，切割出尺寸大小为3×3×3mm3的晶体，晶体方向为晶体的C轴垂直于通光方向，通光方向的两面进行器件抛光，将激光晶体4用铟箔包裹，放于紫铜块中，在紫铜块中通冷却水，将水温保持在15-18℃。输入镜3为平面镜，镀上输入膜，膜参数为T>90%976nm，R>99.9%1042nm,输出镜5为曲率为R=-50mm的平凹输出镜的凹面镀上输出膜，膜参数为T=5%1042nm，
图2示出了本发明的第二个实施方式，除去泵浦源1的位置变化，输入镜3的参数变换，已经不采用泵浦源聚焦系统2以外，其他与第一个实施方式是相同的。输入镜3为平面镜，镀上输入膜，膜参数为T>90%976nm，R>99.9%1042nm。
毫无疑问，本发明的结构与装置还可具有多种变换，并不仅限于上述实施方式，如泵浦源可以采用其他类型的激光器，镜片以及膜的参数也可以变换以实现更高的功率输出。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代已经改型。

Claims (1)

1.正交偏振双波长激光器,该激光器采用Yb:YAl3(BO3)4晶体作为增益介质，采用半导体激光器或者其他光源作为泵浦源，实现1042nm与1047nm的双波长双偏正激光输出。
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