CN104795723B - 一种577nm黄光激光器及577nm黄光激光产生方法 - Google Patents
一种577nm黄光激光器及577nm黄光激光产生方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种577nm黄光激光器及577nm黄光激光产生方法。利用1064nm激光和1256nm激光腔外和频来获得以1064nm激光器和1256nm激光器作为基频光光源，利用45°分束器、耦合系统等光学元件，使1064nm和1256nm激光在和频晶体内经过和频，实现577nm黄光激光输出。本发明提出的黄光激光系统具有产生方式新颖、结构紧凑、工作安全、稳定性高等优点，在医学、天文学、科学研究等领域中具有十分重要的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光器，特别涉及利用和频非线性过程获得577nm黄光激光输出的激光器与激光产生方法。适用于在激光眼科学、天文、食品安全等诸多领域中广泛应用。
背景技术
激光自诞生以来应用领域越来越广泛，不同波长的激光，其用途也会有所不同，其中577nm的激光是医疗领域中眼底疾病治疗方面具有重要的地位与作用，但目前577nm激光的产生主要依赖于染料激光器和半导体器，但染料激光器具有安全性差、染料退化、能量消耗高、性能不稳定以及有毒等一系列问题(如文献Design of a transversely pumped,high repetition rate,narrow bandwidth dye laser with high wavelengthstability，REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS，2004,75(12):5125-5130)，而577nm半导体激光器主要依赖进口，价格昂贵(577nm激光联合羟苯磺酸钙治疗DR的疗效，国际眼科杂志，2014,14(2)：352-353)。固体激光器虽有良好的性能，但也无法直接输出577nm的激光，通常需要通过拉曼频移与倍频技术实现该波段激光输出。因此有必要寻求新的实现方式来获得高功率、高质量、绿色环保的577nm黄光激光输出。
发明内容
本发明旨在解决目前577nm染料激光器存在的功率低、安全性差、效率低、有污染等一系列问题，目的是提出一种利用1064nm激光和1256nm激光的腔外和频来获得577nm黄光激光输出的激光输出的577nm黄光激光器及577nm黄光激光产生方法。
本发明为了解决现有577nm激光环境污染、价格昂贵、产生方式少等问题，提供解决方案为：一种577nm黄光激光器，其特征在于，包括和频晶体，和频晶体所在的水平光路上依次设置有1064nm激光源、第一耦合系统、第一45°分束器、和频晶体、第二45°分束器；与所述水平光路垂直的竖直光路上第一45°分束器的另一侧上面设置有1256nm激光源和第二耦合系统；其中：
所述第一耦合系统的两通光面镀有1064nm高透膜；
所述第二耦合系统的两通光面镀有1256nm高透膜；
所述第一45°分束器靠近1064nm激光源的通光面镀有1064nm高透膜，靠近1256nm激光源的一面镀有1256nm高反膜；
所述第二45°分束器靠近和频晶体的通光面镀有1064nm高反膜、1256nm高反膜和577nm高透膜，另一面镀有577nm高透膜；
进一步地，所述和频晶体为磷酸钛氧钾、三硼酸锂、砷酸氧钛钾、铌酸锂、周期极化钽酸锂、周期极化铌酸锂非线性晶体中的一种晶体，和频晶体两通光面均镀有1064nm激光高透膜、1256nm激光高透膜和577nm激光高透膜。
进一步地，所述1064nm激光源为1064nm固体激光器、光纤激光器、半导体激光器中的一种，所述1256nm激光源为固体激光器、光纤激光器、半导体激光器、染料激光器中的一种。
进一步地，在和频晶体上设置有冷却系统，所述冷却系统为水循环冷却系统或半导体冷却系统。
本发明还提供了一种577nm黄光激光产生方法，其实现方法如下：所述1064nm激光源发出的1064nm激光，经过第一耦合系统、第一分束器透射后，入射到和频晶体，所述1256nm激光源发出的1256nm激光，经过第二耦合系统、第一分束器反射后，入射到和频晶体，1064nm激光与1256nm激光在和频晶体中经非线性和频过程转化为577nm黄光激光，未经转化的1064nm激光、未经转化的1256nm激光与转化生成的577nm黄光共同到达第二分光镜，1064nm激光与1256nm激光被反射，577nm黄光透射输出。
本发明方法进一步地，1064nm激光与1256nm激光在和频晶体处光束半径大小相等。
本发明的特点及有益效果：本发明与现有技术相比，具有环保、高功率、高质量、价格低、用途广、使用灵活等优点，可用于医学、天文学、科学研究等各个领域，而且应用和频技术实现577nm激光的实现方式鲜有报道，调节方便灵活，利于模式匹配、提高转化效率和光束质量。
附图说明
图1为本发明一优选实施例利用1064nm激光和1256nm激光的腔外和频来获得577nm黄光激光输出的激光器系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合图1对本发明的内容作进一步详细说明。
参看图1，利用1064nm激光和1256nm激光的腔外和频来获得577nm黄光激光输出的577nm黄光激光器，包括和频晶体6，和频晶体6所在的水平光路上依次设置有1064nm激光源1、第一耦合系统2、第一45°分束器3、和频晶体6及其冷却系统7、第二45°分束器8；与所述水平光路垂直的竖直光路上第一45°分束器3的的另一侧上面设置有1256nm激光源4、第二耦合系统5；其中：
第一耦合系统2的通光面镀有1064nm高透膜；
第二耦合系统5的通光面镀有1256nm高透膜；
第一45°分束器3的靠近1064nm激光源1的通光面镀有1064nm高透膜和高反膜，靠近1256nm激光源4的一面镀有1256nm高反膜和1256nm高透膜；
所述第二45°分束器8的靠近和频晶体6的通光面镀有1064nm和1256nm高反膜和577nm激光高透膜。
所述和频晶体6为磷酸钛氧钾KTP、三硼酸锂LBO、砷酸氧钛钾KTA、铌酸锂LN、周期极化钽酸锂PPLT非线性晶体中的一种晶体，晶体两面均镀有1064nm激光高透膜、1256nm激光高透膜和577nm范围激光高透膜；
所述1064nm激光源1为1064nm固体激光器或拉曼光纤激光器，所述1256nm激光源2为1256nm固体激光器或拉曼光纤激光器；
所述冷却系统7为水循环冷却系统或半导体冷却系统；
所述1064nm激光源1发出的1064nm激光，经过第一耦合系统2、第一分束器3后，在和频晶体6中参与和频过程后，剩余的1064nm激光到达第二分光镜8并被反射，而不参与最终的输出；所述1256nm激光源4发出的1256nm激光，经过第二耦合系统5、第一分束器3后，其的成分透过，的成分被反射进入和频晶体6，在和频晶体6中参与和频过程后，剩余的1256nm激光到达第二分光镜8并被反射，而不参与最终的输出；
一种利用1064nm激光和1256nm激光的腔外和频来获得577nm黄光激光输出的激光器系统，其实现方法如下：
1)1064nm激光源1发出的1064nm激光，经过第一耦合系统2、第一分束器3后，在和频晶体6中参与和频过程后，剩余的1064nm激光到达第二分光镜8并被反射，而不参与最终的输出；
2)1256nm激光源4发出的1256nm激光，经过第二耦合系统5、第一分束器3后，进入和频晶体6，在和频晶体6中参与和频过程后，剩余的1256nm激光到达第二分光镜8并被反射，而不参与最终的输出；
3)1064nm激光和1256nm激光的成分在和频晶体6内发生光参量过程，在该过程中有577nm的黄光激光产生；从和频晶体6出射的光有1064nm、1256nm和577nm三种成分，第二分束器8可将1064nm和1256nm的激光反射出去，从而使最终的输出光中只含有577nm的激光。
实施例1
参看图1为利用1064nm固体激光器1和1256nm拉曼频移光纤激光器4腔外和频获得577nm黄光激光输出的装置图。在该装置中，和频晶体KTP6所在的水平光路上依次设置有全固态1064nm激光源1、第一耦合系统2、第一45°分束器3、和频晶体KTP6及其冷却系统7、第二45°分束器8；与所述水平光路垂直的竖直光路上第一45°分束器3的上面设置有1256nm拉曼光纤激光源4、第二耦合系统5；其中：
所述第一耦合系统2的通光面镀有1064nm高透膜透过率T>99％；
所述第二耦合系统5的通光面镀有1256nm高透膜透过率T>99％；
所述第一45°分束器3的靠近1064nm激光源1的通光面镀有1064nm高透膜透过率T>99％和高反膜反射率R>99％，靠近1256nm激光源4的一面镀有1256nm高反膜反射率R>99％和高透膜透过率T>99％；
所述第二45°分束器8的靠近和频晶体6的通光面镀有1064nm和1256nm高反膜反射率R>99％和577nm激光高透膜透过率T>99％。
所述和频晶体6采用磷酸钛氧钾KTP，晶体尺寸为9×9×7mm，侧面打毛并用铟箔包裹后放于水冷散热铜块中，晶体两面均镀有1064nm、1256nm和577nm范围激光高透膜透过率T>99％；
所述冷却系统7为水循环冷却系统，冷却温度设置为22℃；
577nm黄光激光的产生方法如下：
1064nm激光经过第一耦合系统2、第一分束器3透射后，入射到和频晶体KTP6，1256nm激光经过第二耦合系统5、第一分束器3反射后，入射到和频晶体KTP6，经非线性和频过程转化为577nm黄光激光，未经转化的1064nm激光、未经转化的1256nm激光与转化生成的577nm黄光共同到达第二分光镜8，1064nm激光与1256nm激光被反射，577nm黄光透射输出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种577nm黄光激光器，其特征在于，包括和频晶体(6)，和频晶体(6)所在的水平光路上依次设置有1064nm激光源(1)、第一耦合系统(2)、第一45°分束器(3)、和频晶体(6)、第二45°分束器(8)；与所述水平光路垂直的竖直光路上第一45°分束器(3)的另一侧上面设置有1256nm激光源(4)和第二耦合系统(5)；其中：
所述第一耦合系统(2)的两通光面镀有1064nm高透膜；
所述第二耦合系统(5)的两通光面镀有1256nm高透膜；
所述第一45°分束器(3)靠近1064nm激光源(1)的通光面镀有1064nm高透膜，靠近1256nm激光源(4)的一面镀有1256nm高反膜；
所述第二45°分束器(8)靠近和频晶体(6)的通光面镀有1064nm高反膜、1256nm高反膜和577nm高透膜，另一面镀有577nm高透膜。
2.根据权利要求1所述的577nm黄光激光器，其特征在于，所述和频晶体(6)为磷酸钛氧钾、三硼酸锂、砷酸氧钛钾、铌酸锂、周期极化钽酸锂、周期极化铌酸锂非线性晶体中的一种晶体，和频晶体两通光面均镀有1064nm激光高透膜、1256nm激光高透膜和577nm激光高透膜。
3.根据权利要求1所述的577nm黄光激光器，其特征在于，所述1064nm激光源(1)为1064nm固体激光器、光纤激光器、半导体激光器中的一种，所述1256nm激光源(2)为固体激光器、光纤激光器、半导体激光器、染料激光器中的一种。
4.根据权利要求1所述的577nm黄光激光器，其特征在于，在和频晶体(6)上设置有冷却系统(7)，所述冷却系统(7)为水循环冷却系统或半导体冷却系统。
5.一种577nm黄光激光产生方法，利用权利要求1中所述的577nm黄光激光器，其特征在于，其实现方法如下：所述1064nm激光源(1)发出的1064nm激光，经过第一耦合系统(2)、第一分束器(3)透射后，入射到和频晶体(6)，所述1256nm激光源(4)发出的1256nm激光，经过第二耦合系统(5)、第一分束器(3)反射后，入射到和频晶体(6)，1064nm激光与1256nm激光在和频晶体(6)中经非线性和频过程转化为577nm黄光激光，未经转化的1064nm 激光、未经转化的1256nm激光与转化生成的577nm黄光共同到达第二分光镜(8)，1064nm激光与1256nm激光被反射，577nm黄光透射输出。
6.根据权利要求5所述的577nm黄光激光产生方法，其特征在于，1064nm激光与1256nm激光在和频晶体(6)处光束半径大小相等。
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