CN105305205B - 一种基于不同拉曼频移的1230nm自拉曼激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于不同拉曼频移的1230nm自拉曼激光器，经传能光纤出射的泵浦光经耦合透镜组作用后从一端入射到激光晶体中；在泵浦光激励和声光Q开关的作用下，谐振腔内产生峰值功率高、脉宽窄的1064nm基频光脉冲，在其激励下，当增益大于损耗时1176nm一阶斯托克斯光起振并振荡增强；当腔内1176nm一阶斯托克斯光增强到满足1230nm二阶斯托克斯光阈值条件时，1230nm二阶斯托克斯光起振，经激光输出镜出射；输出的1230nm二阶斯托克斯及漏出的1176nm一阶斯托克斯混合光经分光镜分光后获得纯净的二阶斯托克斯光输出。本发明提高了1.2μm自拉曼激光器的输出性能，满足了实际应用中的多种需要。
Description
技术领域
本发明涉及自拉曼激光器领域，尤其涉及一种基于不同拉曼频移的1230nm自拉曼激光器。
背景技术
1.2μm波段激光具有重要的应用和科研价值。该波段激光可作为工作在1.26-1.36μm远距通信窗口的拉曼放大器的泵浦源；此外，其在国防以及医学方面都具有重要的作用。
目前，1.2μm波段固体激光器已见诸于报道，其主要实现手段是基于受激拉曼散射这一三阶非线性过程。在已报道的案例中，激光器主要以金刚石作为工作介质。文献“1240nm diamond Raman laser operating near the quantum limit”(光学快报OpticsLetters 35(23)，3874-3876,2010)中指出，1.2μm金刚石拉曼激光器存在着显著的缺陷在于激光工作介质生长周期长、尺寸小以及价格昂贵，由于激光器工作介质存在上述问题，这在很大程度上限制了激光器的性能及其应用范围。这对激光器的发展限制很大，对激光器的实用性无疑是一个重大缺陷。
针对这一问题，文献“Efficient diode-pumped actively Q-switched Nd:YAG/SrWO4 Raman laser operating at 1252.4nm”(光学通信Optics Communications 335,28-31,2015)提出了采用生长技术相对成熟的SrWO4作为拉曼介质的1252.4nm拉曼激光器，其很好的解决了上述金刚石介质存在的生长技术不成熟的缺陷。
发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：
现有技术中由于利用的基频光为1123nm，该波段为掺钕介质较弱的增益谱线(其发射截面大约为常用的1064nm发射截面的1/15)，另外受激拉曼散射是三阶非线性过程，具有高阈值的特点，从而导致经过非线性频率变换后得到的1.2μm拉曼激光器输出功率很低，并不实用。
发明内容
本发明提供了一种基于不同拉曼频移的1230nm自拉曼激光器，本发明提高了1.2μm自拉曼激光器的输出特性，满足了实际应用中的多种需要，详见下文描述：
一种基于不同拉曼频移的1230nm自拉曼激光器，包括：激光二极管泵浦源、传能光纤、耦合透镜组、激光反射镜、激光晶体、声光Q开关、1230nm激光输出镜以及分光镜；
其中，所述耦合透镜组镀有泵浦光高透膜；所述激光反射镜的两面镀有泵浦光高透膜，靠近激光晶体的一面镀有1064nm基频光、1176nm一阶斯托克斯光、1230nm二阶斯托克斯光的高反膜和1313nm二阶斯托克斯光的高透膜；
所述激光晶体的两端镀有泵浦光、1064nm基频光、1176nm一阶斯托克斯光、1230nm与1313nm二阶斯托克斯光增透膜；声光Q开关两端面镀有与激光晶体相同的膜系；所述1230nm激光输出镜镀有1064nm基频光、1176nm一阶斯托克斯光的高反膜及1230nm二阶斯托克斯光的部分反射膜系；
所述分光镜为平镜，镀有45°、1176nm的一阶斯托克斯光高反膜和1230nm二阶斯托克斯光的高透膜；
其中，所述激光二极管泵浦源经所述传能光纤出射，发出所述激光晶体的吸收带内的泵浦光，泵浦光经所述耦合透镜组作用后从一端入射到所述激光晶体中；
在泵浦光激励下，所述激光晶体内实现粒子数反转，经所述声光Q开关的作用在谐振腔内产生峰值功率高、脉宽窄的1064nm基频光脉冲；
在1064nm基频光激励下，当腔内增益大于损耗时1176nm一阶斯托克斯光起振，在谐振腔内振荡增强，当谐振腔内1176nm一阶斯托克斯光的功率密度增强到满足1230nm二阶斯托克斯光阈值条件时，1230nm二阶斯托克斯光起振，经1230nm激光输出镜出射；
输出后的1230nm二阶斯托克斯及漏出的1176nm一阶斯托克斯混合光经所述分光镜分光后获得纯净的二阶斯托克斯光输出；
所述自拉曼激光器基于不同拉曼频移，所述基于不同拉曼频移具体为：
1176nm一阶斯托克斯光为1064nm基频光基于890cm-1拉曼频移产生，1230nm二阶斯托克斯光为1176nm一阶斯托克斯光基于380.7cm-1拉曼频移产生。
所述1313nm二阶斯托克斯光为1176nm一阶斯托克斯光基于890cm-1拉曼频移产生。
所述激光晶体为Nd:YVO4晶体或Nd:GdVO4晶体。
所述激光二极管泵浦源的波长为880nm、808nm或888nm附近的吸收峰波长。
所述激光反射镜和1230nm激光输出镜为平镜、凹镜或凸镜。
所述激光谐振腔采用两镜腔或多镜腔。
当所述激光谐振腔采用两镜腔时，所述激光谐振腔由激光反射镜和1230nm激光输出镜构成。
所述自拉曼激光器的运转方式为调制、调Q或锁模。
本发明提供的技术方案的有益效果是：
本发明提出的一种基于不用拉曼频移的1230nm自拉曼激光器，较已报道的1.2μm金刚石拉曼激光器和SrWO4拉曼激光器，既保证了激光器运转的稳定性和可靠性又确保了激光器较高的输出功率，为实现一种实用的1.2μm激光器提供了方法。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于不同拉曼频移的1230nm自拉曼激光器的示意图。
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：激光反射镜；
5：激光晶体； 6：声光Q开关；
7：激光(1230nm)输出镜； 8：分光镜。
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。
针对背景技术中存在的问题，本发明实施例提出了一种基于不同拉曼频移的1.2μm自拉曼激光器，较好的解决了金刚石生长技术不成熟的缺陷，确保了激光器实际应用的可靠性。
一种基于不同拉曼频移的1230nm自拉曼激光器，参见图1，包括：激光二极管泵浦源1、传能光纤2、耦合透镜组3、激光反射镜4、激光晶体5、声光Q开关6、激光(1230nm)输出镜7，分光镜8。
其中，耦合透镜组3镀有泵浦光高透膜；激光反射镜4的两面镀有泵浦光高透膜，靠近激光晶体5的一面镀有基频光(1064nm)、一阶斯托克斯光(1176nm)、二阶斯托克斯光(1230nm)高反膜和二阶斯托克斯光(1313nm)高透膜(用于抑制该波段光起振，确保1176nm一阶斯托克斯光的能量最大程度的传递给1230nm二阶斯托克斯光)。
上述1176nm一阶斯托克斯光为1064nm基频光基于890cm-1拉曼频移产生，1230nm二阶斯托克斯光为1176nm一阶斯托克斯光基于380.7cm-1拉曼频移产生，1313nm二阶斯托克斯光为1176nm一阶斯托克斯光基于890cm-1拉曼频移产生。
激光晶体5的两端镀有泵浦光、1064nm基频光、1176nm一阶斯托克斯光、1230nm与1313nm二阶斯托克斯光增透膜；其中，激光晶体5为掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)晶体。
声光Q开关6两端面镀有与激光晶体5相同的膜系；激光(1230nm)输出镜7镀有基频光(1064nm)和一阶斯托克斯光(1176nm)高反膜及对二阶斯托克斯光(1230nm)的部分反射膜系；分光镜8为平镜，镀有45°一阶斯托克斯光(1176nm)高反膜和二阶斯托克斯光(1230nm)高透膜。
其中，激光二极管泵浦源1经传能光纤2出射，发出激光晶体5的吸收带内的泵浦光，泵浦光经耦合透镜组3作用后从一端入射到激光晶体5中。在泵浦光激励下，激光晶体5内实现粒子数反转，经声光Q开关6的调制作用在谐振腔内产生峰值功率高、脉宽窄的基频光(1064nm)脉冲。此时，基频光相对于一阶斯托克斯光的作用类似于泵浦光，在其作用下，当腔内增益大于损耗时1176nm一阶斯托克斯光起振，在谐振腔内振荡增强。
当腔内的一阶斯托克斯光功率密度增强到满足二阶斯托克斯光(此处特指1230nm)阈值条件时，二阶斯托克斯光起振，经激光(1230nm)输出镜7出射。输出后的二阶斯托克斯及漏出的一阶斯托克斯混合光经分光镜8分光后获得纯净的二阶斯托克斯光输出。
其中，激光晶体5可以是Nd:YVO4晶体，也可以是掺钕钒酸钆(Nd:GdVO4)等具有不同拉曼频移的能够发射1.2μm波段拉曼光的常用自拉曼介质，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。
本发明实施例中采用的Nd：YVO4晶体是一种生长技术成熟且性能优良的自拉曼晶体，较好的解决了金刚石生长技术不成熟的缺陷，确保了激光器实际应用的可靠性。
由于1064nm波段为掺钕介质中最高的增益谱线，因此，以1064nm激光作为基频光，利用890cm-1拉曼频移产生1176nm一阶斯托克斯光，在此基础上利用380.7cm-1拉曼频移产生1230nm二阶斯托克斯光。相较于上述的金刚石拉曼激光器和SrWO4拉曼激光器，在确保应用可靠性的前提下，较大程度的改善了激光器的输出性能。
其中，激光二极管泵浦源1的波长可以是880nm、808nm或888nm附近等其他吸收峰波长，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。
其中，构成激光谐振腔的激光反射镜4和激光(1230nm)输出镜7可以为平镜，也可以为凹镜和凸镜等不同曲率的镜片，激光谐振腔可采用两镜腔也可以是多镜腔，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。
其中，激光运转方式可以为调制、调Q或锁模运转方式，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 (1)
1.一种基于不同拉曼频移的1230nm自拉曼激光器，包括：激光二极管泵浦源、传能光纤、耦合透镜组、激光反射镜、激光晶体、声光Q开关、1230nm激光输出镜以及分光镜；其特征在于，
其中，所述耦合透镜组镀有泵浦光高透膜；所述激光反射镜的两面镀有泵浦光高透膜，靠近激光晶体的一面镀有1064nm基频光、1176nm一阶斯托克斯光、1230nm二阶斯托克斯光的高反膜和1313nm二阶斯托克斯光的高透膜；
所述激光晶体的两端镀有泵浦光、1064nm基频光、1176nm一阶斯托克斯光、1230nm与1313nm二阶斯托克斯光增透膜；声光Q开关两端面镀有与激光晶体相同的膜系；所述1230nm激光输出镜镀有1064nm基频光、1176nm一阶斯托克斯光的高反膜及1230nm二阶斯托克斯光的部分反射膜系；
所述分光镜为平镜，镀有45°、1176nm的一阶斯托克斯光高反膜和1230nm二阶斯托克斯光的高透膜；
其中，所述激光二极管泵浦源经所述传能光纤出射，发出所述激光晶体的吸收带内的泵浦光，泵浦光经所述耦合透镜组作用后从一端入射到所述激光晶体中；
在泵浦光激励下，所述激光晶体内实现粒子数反转，经所述声光Q开关的作用在谐振腔内产生峰值功率高、脉宽窄的1064nm基频光脉冲；
在1064nm基频光激励下，当腔内增益大于损耗时1176nm一阶斯托克斯光起振，在谐振腔内振荡增强，当谐振腔内1176nm一阶斯托克斯光的功率密度增强到满足1230nm二阶斯托克斯光阈值条件时，1230nm二阶斯托克斯光起振，经1230nm激光输出镜出射；
输出后的1230nm二阶斯托克斯及漏出的1176nm一阶斯托克斯混合光经所述分光镜分光后获得纯净的二阶斯托克斯光输出；
所述激光器为基于不同拉曼频移的自拉曼激光器，所述基于不同拉曼频移具体为：
1176nm一阶斯托克斯光为1064nm基频光基于890cm-1拉曼频移产生，1230nm二阶斯托克斯光为1176nm一阶斯托克斯光基于380.7cm-1拉曼频移产生；
所述1313nm二阶斯托克斯光为1176nm一阶斯托克斯光基于890cm-1拉曼频移产生；
所述激光晶体为Nd:YVO4晶体或Nd:GdVO4晶体；
所述激光二极管泵浦源的波长为880nm、808nm或888nm附近的吸收峰波长；
所述激光反射镜和1230nm激光输出镜为平镜、凹镜或凸镜；
所述激光谐振腔采用两镜腔或多镜腔；
当所述激光谐振腔采用两镜腔时，所述激光谐振腔由激光反射镜和1230nm激光输出镜构成；
所述自拉曼激光器的运转方式为调制、调Q或锁模。
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