CN104966983A - 一种激光二极管泵浦的新型黄橙光激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光二极管泵浦的新型黄橙光激光器，激光增益介质具有黄橙光波段的发射带，黄橙光波段的发射带用于在泵浦光的激发下产生黄橙光输出。激光二极管泵浦源发出激光增益介质吸收带内的泵浦光，经传能光纤传输和耦合透镜组聚焦后对激光增益介质进行泵浦；激光增益介质中形成粒子数反转，随着泵浦功率增加，在谐振腔反射镜和激光输出镜构成的谐振腔的反馈作用下产生稳定的黄橙光振荡，经由激光输出镜部分输出。本发明采用激光二极管泵浦增益介质直接产生黄橙色激光，无需通过非线性光学频率变换过程，结构紧凑，操作简单，比传统方法更容易获得高效率，高稳定性的黄橙光波段输出，有利于实际应用。

Description

一种激光二极管泵浦的新型黄橙光激光器

技术领域

本发明涉及激光器领域，尤其涉及一种激光二极管泵浦的新型黄橙光激光器。

背景技术

黄橙色光源的光谱范围为580-620nm波段，该波段在光谱研究、生命科学、医药科学、材料科学、分子动力学、天文学等方面具有重要应用，因此黄橙光相干辐射的研究成为目前世界上十分热门的课题之一。

早期的黄橙光激光器研究的一个主要方向是能够直接发射黄橙光的染料激光器，但染料溶液的搬运和存贮比较困难，而且染料池循环系统的结构相当复杂，这些缺点极大地制约了染料激光器的发展。随着晶体制造水平的提高，人们将目光转而投向了高功率，高效率，安全可靠的固体激光器，在进一步的研究发展中，先后出现了基于红外波长倍频的黄橙光激光器，基于双波长和频的黄橙光激光器，以及基于拉曼频移的拉曼黄橙光激光器。

上述研究工作主要面临的问题有：1、尽管基于红外波长倍频的黄橙光激光器结构简单，但作为基频光的1160-1240nm波段激光不易产生，给倍频输出黄橙光造成了很大的困难。2、和频黄橙光激光器主要缺点在于，无论是使用一块晶体实现双波长振荡进行和频，还是使用两块晶体产生两种波长的激光再进行和频，结构均比较复杂，对腔镜的镀膜要求也相对较高，成本昂贵。3、在拉曼黄橙光激光器中，一般情况下基频光和拉曼激光在同一腔内振荡，腔内热效应比较严重，谐振腔的稳定性会受到一定的影响，致使转换效率较低；另外，由于要保证腔内高的功率密度，连续拉曼激光器要求输出镜的反射率要足够高，同时对黄橙光有较高的透过率，所以在镀膜方面要求也很高。

发明内容

本发明提供了一种激光二极管泵浦的新型黄橙光激光器，本发明通过采用激光二极管泵浦增益介质直接产生黄橙色激光，简化了激光器结构，提高了黄橙光波段的输出稳定性，详见下文描述：

一种激光二极管泵浦的新型黄橙光激光器，所述黄橙光激光器包括：激光二极管泵浦源、传能光纤、耦合透镜组、谐振腔反射镜、激光增益介质和激光输出镜，所述激光增益介质具有黄橙光波段的发射带，所述黄橙光波段的发射带用于在泵浦光的激发下产生黄橙光输出；

所述激光增益介质两端抛光，镀泵浦光及振荡光增透膜；所述谐振腔反射镜为凹镜或平镜，两面镀泵浦光高透膜，一面镀振荡光高反膜；所述激光输出镜为凹镜或平镜，镀泵浦光高透膜，振荡光部分透过膜；

所述激光二极管泵浦源发出所述激光增益介质吸收带内的泵浦光，经所述传能光纤传输和所述耦合透镜组聚焦后对所述激光增益介质进行泵浦；

所述激光增益介质中形成粒子数反转，随着泵浦功率增加，在所述谐振腔反射镜和所述激光输出镜构成的谐振腔的反馈作用下产生黄橙光振荡，经由所述激光输出镜输出。

其中，所述激光增益介质具体为：Sm³⁺:Gd₃Ga₅O₁₂晶体。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明采用激光二极管泵浦增益介质直接产生黄橙色激光，无需通过非线性光学频率变换过程，结构紧凑，操作简单，比传统方法更容易获得高效率，高稳定性的黄橙光波段输出，满足了实际应用中的多种需要。

附图说明

图1为一种激光二极管泵浦的新型黄橙光激光器的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：激光二极管泵浦源；           2：传能光纤；

3：耦合透镜组；                 4：谐振腔反射镜；

5：激光增益介质；               6：激光输出镜。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

本发明实施例提供了一种激光二极管泵浦的新型黄橙光激光器结构，如图1所示。包括：激光二极管泵浦源1、传能光纤2、耦合透镜组3、谐振腔反射镜4、激光增益介质5、激光输出镜6，激光增益介质5具有黄橙光波段的发射带，可在泵浦光的激发下直接产生黄橙光输出。

其中，激光增益介质5两端抛光，镀泵浦光及振荡光增透膜；谐振腔反射镜4可为凹镜或平镜，两面镀泵浦光高透膜，一面镀振荡光高反膜；激光输出镜6可为凹镜或平镜，镀泵浦光高透膜，振荡光部分透过膜；

激光二极管泵浦源1发出激光增益介质5吸收带内的泵浦光，经传能光纤2传输和耦合透镜组3聚焦后对激光增益介质5进行泵浦；激光增益介质5中形成粒子数反转，随着泵浦功率增加，在谐振腔反射镜4和激光输出镜6构成的谐振腔的反馈作用下产生稳定的黄橙光振荡，经激光输出镜6输出。

在上述实施例中，可以根据实际需要选择激光增益介质的掺杂浓度和尺寸，以及谐振腔反射镜和激光输出镜的曲率半径和透过率，本发明实施例对此不做限制。

实施例2

Gd₃Ga₅O₁₂(GGG)晶体是一种性能优良的激光基质材料，在对掺Sm³⁺离子的GGG晶体的吸收光谱和荧光光谱的研究中发现，该晶体在405nm处具有大的吸收截面，能够充分吸收泵浦光，有利于实现激光二极管泵浦；其在405nm激发下有四个主要的发射带，发射峰分别位于567nm、613nm、662nm和710nm处，且黄橙光波段613nm对应的跃迁发射强度最强。因此，Sm³⁺:GGG晶体有望成为性能优良的全固态黄橙激光材料。较之以前黄橙光的产生方式，提出使用激光二极管泵浦Sm³⁺:GGG晶体直接产生黄橙光波段激光输出的方法，而不需要采用倍频、和频等频率变换过程，以期实现结构简单，高效率的黄橙光激光器。

405nm激光二极管泵浦源1发出泵浦光，经传能光纤2传输和耦合透镜组3聚焦后对激光增益介质5(Sm³⁺:GGG晶体)进行泵浦；激光增益介质5两端抛光，镀405nm和613nm增透膜，用铟片包裹至于热沉中，采用冷却循环水系统控制工作温度。谐振腔反射镜4可为凹镜或平镜，双面镀405nm高透膜，一面镀613nm高反膜；激光输出镜6可为凹镜或平镜，镀405nm高透膜，613nm部分透过膜；

激光增益介质5吸收405nm泵浦光形成粒子数反转，随着泵浦功率增加，增益大于损耗，产生的613nm黄橙光在谐振腔反射镜4和激光输出镜6构成的谐振腔的反馈作用下稳定振荡，并经由激光输出镜6输出。

在上述实施例中，613nm激光输出可以是连续运转、脉冲运转或调制运转，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种激光二极管泵浦的新型黄橙光激光器，所述黄橙光激光器包括：激光二极管泵浦源、传能光纤、耦合透镜组、谐振腔反射镜、激光增益介质和激光输出镜，其特征在于，所述激光增益介质具有黄橙光波段的发射带，所述黄橙光波段的发射带用于在泵浦光的激发下产生黄橙光输出；

所述激光增益介质两端抛光，镀泵浦光及振荡光增透膜；所述谐振腔反射镜为凹镜或平镜，两面镀泵浦光高透膜，一面镀振荡光高反膜；所述激光输出镜为凹镜或平镜，镀泵浦光高透膜，振荡光部分透过膜；

所述激光二极管泵浦源发出所述激光增益介质吸收带内的泵浦光，经所述传能光纤传输和所述耦合透镜组聚焦后对所述激光增益介质进行泵浦；

所述激光增益介质中形成粒子数反转，随着泵浦功率增加，在所述谐振腔反射镜和所述激光输出镜构成的谐振腔的反馈作用下产生黄橙光振荡，经由所述激光输出镜输出。

2.根据权利要求1所述的一种激光二极管泵浦的新型黄橙光激光器，其特征在于，所述激光增益介质具体为：Sm³⁺:Gd₃Ga₅O₁₂晶体。