CN106169696A - 一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器 - Google Patents

一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器 Download PDF

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汪川
汪一川
陈振强
李�真
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Abstract

本发明公开了一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，该激光器包括有光纤耦合输出的半导体激光泵浦源、由第一凸透镜和第二凸透镜组成的端面泵浦光束耦合系统、注入镜片、激光增益介质(或者键合晶体)、调Q器件、光学调谐器件、中间镜片、拉曼增益介质以及输出镜片。该激光器实现可连续调谐激光的方法是通过特定波长的半导体泵浦源对具有宽发射谱线的激光增益介质激励产生基频光，利用光学调谐器件对基频光频率进行连续调谐，当基频光进入拉曼谐振腔中，通过受激拉曼散射实现将基频光频移至波长更长的可连续调谐激光输出。该激光器拓展了可调谐激光器的波长范围，在光谱学、生物医学及污染监测等方面均有广泛的应用。

Description

一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器
技术领域
本发明涉及激光器相关的技术领域，特别涉及一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器。
背景技术
基于三阶非线性效应的受激拉曼散射(Stimulated Raman Scatting,SRS)效应是在光与物质相互作用的过程中产生的一种非弹性光学效应。当基频光通过具有受激拉曼散射效应的拉曼增益介质时，可以将基频光频移至波长更长的斯托克斯(Stokes)谱线输出或者波长更短的反斯托克斯(Anti-Stokes)谱线输出，因此受激拉曼散射效应可以用来有效拓展现有激光器激光输出范围。通常情况下，可以将半导体激光泵浦激光增益介质产生的1μm波段或1.3μm波段近红外激光拓展至难以直接从半导体激光泵浦激光增益介质产生的1.1～1.2μm波段或1.5μm波段近红外激光。可连续调谐激光器指的是在一定激光发射波长范围内可以连续调节其波长的激光器。可连续调谐激光器在高分辨率光谱学、生物医学及污染监测等领域均有着广泛而重要的应用。
目前，商业市场中比较常见的可连续调谐激光器类型有：染料激光器、基于钛宝石的可连续调谐脉冲激光器、可调谐准分子激光器、色心激光器、基于垂直腔面发射半导体激光器的可连续调谐激光器。其中染料激光器调谐范围一般在0.19～1.85μm波段，单独染料的可调谐范围一般在40～50nm，但是由于使用的激光增益介质多为有机染料物质，部分具有一定的毒性。基于钛宝石的可连续调谐脉冲激光器的研究和实践大多集中在欧美国家，具有一定的技术封锁。可调谐准分子激光器主要集中在紫外或真空紫外波段振荡。色心激光器的调谐范围一般在0.6～3.65μm波段，但是其要求在低温条件下运行。基于垂直腔面发射半导体激光器的可连续调谐激光器采用的激光增益介质为半导体材料，生长工艺比较复杂，并且对于垂直腔面发射半导体激光器的冷却依旧在探索之中。并且上述可连续调谐激光器的市场价格相当昂贵，在几十万到几百万之间。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，该激光器采用生长工艺相对成熟、具有宽发射光谱的三价镱离子(Yb3+)掺杂的激光增益介质，结合了相对成熟的激光技术，能够有效降低可连续调谐激光器的制造成本；再利用受激拉曼散射效应有效地扩展了可连续调谐激光器的工作波长，该激光器中输出的激光既可以是脉冲形式又可以是连续形式，激光波长范围在近红外波段，可连续调谐范围在30～40nm。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，所述激光器的光路上依次放置有光纤耦合的半导体激光器1、由第一凸透镜2和第二凸透镜3构成的端面泵浦光束耦合系统、注入镜片4、激光增益介质5、调Q器件6、光学调谐器件7、中间镜片8、拉曼增益介质9和输出镜片10。
所述第一凸透镜2和所述第二凸透镜3平行放置，并且两者的中心与所述半导体激光器1发射的泵浦激光光束中心均处在同一个光轴上；
所述注入镜片4与所述中间镜片8以及所述输出镜片10平行放置；
所述激光增益介质5、所述调Q器件6、所述光学调谐器件7与所述拉曼增益介质9位于同一个光轴中，其中所述激光增益介质5、所述调Q器件6和所述光学调谐器件7位于所述注入镜片4与所述中间镜片8之间，所述拉曼增益介质9位于所述中间镜片8与所述输出镜片10之间。
作为一种优先方案，所述激光器中如果需要产生脉冲激光，则由所述调Q器件6对基频激光进行调制形成的，所述调Q器件6为主动调Q方式或被动调Q方式。
作为一种优先方案，所述主动调Q方式的调Q器件6选自电光调Q器件及其驱动电源或声光调Q器件及其驱动电源；所述被动调Q方式的调Q器件6选自具有可饱和吸收效应的晶体材料或可饱和吸收半导体材料；
其中，所述具有可饱和吸收效应的晶体材料选自四价铬离子(Cr4+)掺杂的晶体介质或三价钒离子(V3+)掺杂的晶体介质；其中，所述四价铬离子(Cr4+)掺杂的晶体介质选自Cr4+:YAG，所述三价钒离子(V3+)掺杂的晶体介质选自V3+:YAG。
作为一种优先方案，所述激光增益介质5具有宽的发射光谱，可选自三价镱离子(Yb3+)掺杂的激光增益介质，其中，所述三价镱离子(Yb3+)掺杂的激光增益介质选自Yb3+:YAG或Yb3+:YAP或Yb3+:YVO4或Yb3+:GdVO4或Yb3+:KGW。
作为一种优先方案，所述注入镜片4、所述中间镜片8和所述输出镜片10采用平镜、平凸镜或平凹镜，并且两个端面均具有光学镀膜，其中，所述注入镜片4在靠近所述半导体激光器1的一个端面镀泵浦光高透膜，在另一个端面镀基波与拉曼光的高反膜；所述中间镜片8在靠近所述光学调谐器件7的一个端面镀基频光增透膜，在另一个端面镀基频光增透膜和拉曼光高反膜；所述输出镜片10在靠近所述中间镜片8的一个端面镀基波高反膜和拉曼光部分透过膜，在另一端面镀拉曼光的高透膜。
作为一种优先方案，所述光学调谐器件7用于连续调谐基波激光频率，从而形成可连续调谐的拉曼激光输出；所述光学调谐器件7为标准具或双折射滤波片或棱镜。
作为一种优先方案，所述拉曼增益介质9为具有受激拉曼散射效应的钒酸盐晶体或钨酸盐晶体或磷酸盐晶体或砷酸盐或钻石；
其中，所述钒酸盐晶体可选自YVO4或GdVO4或YGdVO4，所述钨酸盐晶体可选自KGW或BaWO4或SrWO4，所述磷酸盐晶体可选自KTP或RTP，所述砷酸盐晶体可选自KTA或RTA，所述钻石包括天然钻石或人工合成钻石。
作为一种优先方案，当所述调Q器件6采用具有可饱和吸收效应的晶体材料，并且与所述激光增益介质5具有相同基质时，利用热键合技术形成的键合晶体11替代所述激光增益介质5和所述调Q器件6，所述键合晶体11位于所述注入镜片4和所述中间镜片8中间。
作为一种优先方案，所述键合晶体11包括：与可饱和吸收体有相同基质并有宽发射光谱的激光晶体111、与激光晶体有相同基质的可饱和吸收晶体110、基质晶体112。
作为一种优先方案，所述键合晶体11选自Yb3+:YAG/Cr4+:YAG键合晶体或Yb3+:YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体或Yb3+:YAG/YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/Cr4+:YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体或Yb3+:YAG/V3+:YAG键合晶体或Yb3+:YAG/V3+:YAG/YAG键合晶体或Yb3+:YAG/YAG/V3+:YAG/YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/V3+:YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/V3+:YAG/YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/YAG/V3+:YAG/YAG键合晶体。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
本发明相对于现有的可连续调谐激光器相比，制造成本更低，更加容易实现可连续调谐的激光输出，通过适当的基频光谐振器与拉曼光谐振腔设计，可以获得转换效率较高、紧凑的可连续调谐激光器，并且本发明采用了分离的基频光谐振腔与拉曼光谐振腔，可以增强基频光到拉曼光的转换效率。通过选择不同激光增益介质与拉曼增益介质，可以获得1.1～1.2μm波段可连续调谐的激光输出，有效地拓展了可调谐激光器的波长覆盖范围。
附图说明
图1是本发明中公开的一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器结构示意图；
图2是本发明中公开的另一种改进型的基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器结构示意图；
图3是激光增益介质晶体结构示意图；
图4是键合晶体结构示意图；
其中，1——光纤耦合输出的半导体激光泵浦源，2——第一凸透镜，3——第二凸透镜，4——注入镜片，5——激光增益介质，6——调Q器件，7——光学调谐器件，8——中间镜片，9——拉曼增益介质，10——输出镜片，11——键合晶体，51——具有宽发射光谱的激光晶体，111——具有与可饱和吸收体有相同基质并有宽发射光谱的激光晶体，110——与激光晶体有相同基质的可饱和吸收晶体，112——基质晶体。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。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。
实施例一
图1是本发明中公开的一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器结构示意图，如图1所示，本实施例公开了一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，采用耦合直腔结构将基波谐振腔与拉曼谐振腔分离，光路上依次放置有光纤耦合的半导体激光器1、由第一凸透镜2和第二凸透镜3构成的端面泵浦光束耦合系统、注入镜片4、激光增益介质5、调Q器件6、光学调谐器件7、中间镜片8、拉曼增益介质9和输出镜片10，激光系统中的元器件冷却采用循环水冷却方式。
所述激光器中如果需要产生脉冲激光，则是由调Q器件6对基频激光进行调制形成的，可以有主动调Q方式和被动调Q方式，如果只为实现连续波激光输出，光路中可以不要调Q器件6。
所述第一凸透镜2和第二凸透镜3平行放置，并且两者的中心与有光纤耦合的半导体激光器1发射的泵浦激光光束中心均处在同一个光轴上；
所述注入镜片4与中间镜片8以及输出镜片10平行放置；
所述激光增益介质5、调Q器件6、光学调谐器件7与拉曼增益介质9位于同一个光轴中，其中激光增益介质5、调Q器件6和光学调谐器件7位于注入镜片4与中间镜片8之间，拉曼增益介质9位于中间镜片8与输出镜片10之间。
通过所述光纤耦合的半导体激光器1产生泵浦光束，经过第一凸透镜2和第二凸透镜3构成的端面泵浦光束耦合系统，并通过注入镜片4准直聚焦到激光增益介质5的端面上，所述激光增益介质5产生的自发辐射在注入镜片4和输出镜片10构成的基波谐振腔中振荡增强，经过调Q器件6调制形成脉冲基频激光，并且利用光学调谐器件7对基波激光频率进行调谐，当基频激光往返通过拉曼增益介质9时，在由中间镜片8和输出镜片10构成的拉曼谐振腔中逐渐转换为拉曼激光，最终由输出镜片10耦合输出可连续调谐的拉曼激光。
所述注入镜片4与输出镜片10平行放置构成基波谐振腔，由中间镜片8与输出镜片10平行放置构成拉曼谐振腔。注入镜片4上镀的介质膜对泵浦光高透射同时对基频光与拉曼光高反射，所述的中间镜片8上镀的介质膜对基频光高透射同时对拉曼光高反射，所述的输出镜片10上镀的介质膜对基频光高反射同时对拉曼光部分透过。
所述光学调谐器件7位于激光增益介质5或键合晶体11之后，在基波谐振腔中可以连续调谐基波激光频率，从而形成可连续调谐的拉曼激光输出；光学调谐器件7可以是标准具或双折射滤波片或棱镜。
所述激光增益介质5具有宽的发射光谱，可选自三价镱离子(Yb3+)掺杂的激光增益介质。具体的，三价镱离子(Yb3+)掺杂的激光增益介质5可以选自Yb3+:YAG或Yb3+:YAP或Yb3+:YVO4或Yb3+:GdVO4或Yb3+:KGW。
所述调Q器件可以选自主动调Q器件或被动调Q器件，其中，主动调Q器件可以选自电光调Q器件及其驱动电源或声光调Q器件及其驱动电源；被动调Q器件可以选自具有可饱和吸收效应的晶体材料或可饱和吸收半导体材料。
具体应用中，所述具有可饱和吸收效应的晶体材料可选自四价铬离子(Cr4+)掺杂的晶体介质或三价钒离子(V3+)掺杂的晶体介质。其中，四价铬离子(Cr4+)掺杂的晶体介质可选自Cr4+:YAG，三价钒离子(V3+)掺杂的晶体介质可选自V3+:YAG。
当激光增益介质5与具有可饱和吸收效应的被动调Q晶体材料有相同基质时，可采用键合晶体11替换激光增益介质5和调Q器件6。
具体应用中，所述注入镜片4、中间镜片8和输出镜片10可以采用平镜、平凸镜或平凹镜，基波腔的物理长度L1、拉曼腔的物理长度L2以及注入镜片4、中间镜片8和输出镜片10的曲率半径需按照ABCD几何矩阵法确定，从而保证基波腔与拉曼腔工作在稳定区域内。
所述注入镜片4、中间镜片8和输出镜片10的两个端面具有光学镀膜，其中注入镜片4在靠近有光纤耦合的半导体激光器1的一个端面镀泵浦光高透膜，在靠近腔内的一个端面镀基波与拉曼光的高反膜；中间镜片8在靠近光学调谐器件7的一个端面镀基频光增透膜，在另一个端面镀基频光增透膜和拉曼光高反膜；输出镜片10在靠近腔内的一个端面镀基波高反膜和拉曼光部分透过膜，在另一端面镀拉曼光的高透膜。
具体应用中，所述拉曼增益介质9为具有受激拉曼散射效应的钒酸盐晶体或钨酸盐晶体或磷酸盐晶体或砷酸盐或钻石。
其中，所述钒酸盐晶体可选自YVO4或GdVO4或YGdVO4,所述钨酸盐晶体可选自KGW或BaWO4或SrWO4，所述磷酸盐晶体可选自KTP或RTP，所述砷酸盐晶体可选自KTA或RTA，所述钻石包括天然钻石或人工合成钻石。
具体应用中，所述有光纤耦合的半导体激光器(1)泵浦源的发射波长在940nm附近(例如区间【935nm，945nm】)或970nm附近(例如区间【965nm，975nm】)。
本实施例公开的基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器实现可连续调谐激光的方法是：利用所述有光纤耦合输出的半导体激光泵浦源1产生了泵浦光束，经过由第一凸透镜2和第二凸透镜3构成的端面泵浦光束耦合系统准直聚焦，透过注入镜片4聚焦到激光增益介质5，产生的基频光在注入镜片4和输出镜片10组成的基频光谐振腔内谐振，并由调Q器件6进行调制来提高基频谐振腔内的基频光峰值功率，若要产生连续波输出，可不需要调Q器件6，再通过基频谐振腔中的光学调谐元件7对基频光频率进行调谐。该基频光作为受激拉曼散射效应的泵浦光，泵浦拉曼增益介质9产生拉曼光，拉曼光在中间镜片8和输出镜片10组成的拉曼光谐振腔内谐振，并由输出镜片10输出。同时，如果激光增益介质5和调Q器件6的基质材料相同时，可以使用键合晶体11替代激光增益介质5和调Q器件6从而形成拉曼激光输出。
实施例二
如果所述调Q器件6采用具有可饱和吸收效应的晶体材料时，与所述激光增益介质5具有相同基质时，可以采用键合晶体11使其即具有激光增益介质5的作用又具有被动调Q的调Q器件6作用。
图2是本发明中公开的另一种改进型的基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器结构示意图，如图2所示，本实施例公开了另一种改进型的基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，所述激光器中如果采用被动调Q方式时，当被动调Q材料基质与激光增益介质5基质相同时，利用热键合技术形成的键合晶体11可以替代激光增益介质5和调Q器件6，从而达到形成脉冲基频光振荡条件，获得脉冲拉曼激光输出；
如果采用键合晶体11替代激光增益介质5和调Q器件6，键合晶体11以被动调Q形式形成脉冲拉曼激光输出，键合晶体11位于注入镜片4和中间镜片8中间。
键合晶体11可选自Yb3+:YAG/Cr4+:YAG键合晶体或Yb3+:YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体或Yb3+:YAG/YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/Cr4+:YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体或Yb3+:YAG/V3+:YAG键合晶体或Yb3+:YAG/V3+:YAG/YAG键合晶体或Yb3+:YAG/YAG/V3+:YAG/YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/V3+:YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/V3+:YAG/YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/YAG/V3+:YAG/YAG键合晶体。
实施例三
按照图1所示制作一台基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，用于输出可连续调谐的1.1μm波段激光。
选用图3所示的尺寸为4×4×4mm、为具有宽发射光谱的掺三价镱离子浓度为5％的Yb3+:YAG晶体作为激光增益介质5，调Q器件6可以为声光调Q器(包括驱动电源)，光学调谐器件7可以是MgF2双折射滤波片,拉曼增益介质9可以为3×3×30mm，a-cut YVO4晶体。注入镜片4上镀的介质膜对泵浦光(940nm或970nm)高透射和基频光(1029-1049nm)与拉曼光(1132-1158nm)高反射,中间镜片8上镀的介质膜对基频光(1029-1049nm)高透射和拉曼光(1132-1158nm)高反射，输出镜片10上镀的介质膜对基频光(1029-1049nm)高反射和拉曼光(1132-1158nm)部分透射。
采用940nm波长附近的光纤耦合输出的半导体激光1，泵浦光经过由第一凸透镜2和第二凸透镜3构成的泵浦光束耦合系统准直聚焦到激光增益介质5上，产生的1029-1049nm波段的基频光在注入镜片4和镜片10组成的基频光谐振腔中谐振，由声光Q开关进行调制提高基频光在腔内的峰值功率，并且利用光学调谐器件7对基频光实现可连续调谐。该1029-1049nm波段可连续调谐的基频光作为受激拉曼散射效应的泵浦光，泵浦拉曼增益介质9产生拉曼光，拉曼光在中间镜片8与输出镜片10组成的拉曼谐振腔中谐振，并由输出镜片10输出可连续调谐的1132-1158nm波段的拉曼光。
实施例四
按照图1所示制作一台基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，用于输出可连续调谐的1.1μm波段激光。
与实施案例1不同的是所述调Q器件6可以为被动调Q器，如Cr4+:YAG、V3+：YAG或其他被动调Q材料。
实施例五
按照图1所示制作一台基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，用于输出可连续调谐的1.1μm波段激光。
产生连续波可调谐激光输出，与实施案例1不同的是光路中不需要所述的调Q器件6。
实施例六
按照图2所示制作一台改进型的基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，用于输出可连续调谐的1.1μm波段激光。
键合晶体11选用图4所示的键合晶体，包括具有与可饱和吸收体有相同基质并有宽发射光谱的激光晶体111、与激光晶体有相同基质的可饱和吸收晶体110以及基质晶体112。
其尺寸为4×4×(4+0.5+2)mm Yb3+:YAG/Cr4+:YAG/YAG晶体，Yb3+:YAG晶体的掺三价镱离子浓度为5％，Cr4+:YAG晶体的初始透过率为95％，键合晶体11将同种基质的激光增益介质与具有可饱和吸收效应的介质通过热键合技术键合为同一块晶体，既具有激光增益介质5的功能又具有调Q器件6的功能，其中的非掺杂基质可以作为热沉缓解晶体热效应。
光学调谐器件7可以是MgF2双折射滤波片,拉曼增益介质9可以为3×3×30mm，a-cut YVO4晶体。注入镜片4上镀的介质膜对泵浦光(940nm或970nm)高透射和基频光(1029-1049nm)与拉曼光(1132-1158nm)高反射,中间镜片8上镀的介质膜对基频光(1029-1049nm)高透射和拉曼光(1132-1158nm)高反射，输出镜片10上镀的介质膜对基频光(1029-1049nm)高反射和拉曼光(1132-1158nm)部分透射。
采用940nm波长附近的光纤耦合输出的半导体激光1，泵浦光经过由第一凸透镜2和第二凸透镜3构成的泵浦光束耦合系统准直聚焦到键合晶体11上，产生的1029-1049nm波段的基频光在注入镜片4和镜片10组成的基频光谐振腔中谐振，由键合晶体11中的可饱和吸收介质进行调制提高基频光在腔内的峰值功率，并且利用光学调谐器件7对基频光实现可连续调谐。该1029-1049nm波段可连续调谐的基频光作为受激拉曼散射效应的泵浦光，泵浦拉曼增益介质9产生拉曼光，拉曼光在中间镜片8与输出镜片10组成的拉曼谐振腔中谐振，并由输出镜片10输出可连续调谐的1132-1158nm波段的拉曼光。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，其特征在于，所述激光器的光路上依次放置有光纤耦合的半导体激光器(1)、由第一凸透镜(2)和第二凸透镜(3)构成的端面泵浦光束耦合系统、注入镜片(4)、激光增益介质(5)、调Q器件(6)、光学调谐器件(7)、中间镜片(8)、拉曼增益介质(9)和输出镜片(10)，
所述第一凸透镜(2)和所述第二凸透镜(3)平行放置，并且两者的中心与所述半导体激光器(1)发射的泵浦激光光束中心均处在同一个光轴上；
所述注入镜片(4)与所述中间镜片(8)以及所述输出镜片(10)平行放置；
所述激光增益介质(5)、所述调Q器件(6)、所述光学调谐器件(7)与所述拉曼增益介质(9)位于同一个光轴中，其中所述激光增益介质(5)、所述调Q器件(6)和所述光学调谐器件(7)位于所述注入镜片(4)与所述中间镜片(8)之间，所述拉曼增益介质(9)位于所述中间镜片(8)与所述输出镜片(10)之间。
2.根据权利要求1所述的一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，其特征在于，
所述激光器中如果需要产生脉冲激光，则由所述调Q器件(6)对基频激光进行调制形成的，所述调Q器件(6)为主动调Q方式或被动调Q方式。
3.根据权利要求2所述的一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，其特征在于，
所述主动调Q方式的调Q器件(6)选自电光调Q器件及其驱动电源或声光调Q器件及其驱动电源；所述被动调Q方式的调Q器件(6)选自具有可饱和吸收效应的晶体材料或可饱和吸收半导体材料；
其中，所述具有可饱和吸收效应的晶体材料选自四价铬离子(Cr4+)掺杂的晶体介质或三价钒离子(V3+)掺杂的晶体介质；其中，所述四价铬离子(Cr4+)掺杂的晶体介质可选自Cr4 +:YAG，所述三价钒离子(V3+)掺杂的晶体介质可选自V3+:YAG。
4.根据权利要求1所述的一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，其特征在于，
所述激光增益介质(5)具有宽的发射光谱，可选自三价镱离子(Yb3+)掺杂的激光增益介质，其中，所述三价镱离子(Yb3+)掺杂的激光增益介质选自Yb3+:YAG或Yb3+:YAP或Yb3+:YVO4或Yb3+:GdVO4或Yb3+:KGW。
5.根据权利要求1所述的一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，其特征在于，
所述注入镜片(4)、所述中间镜片(8)和所述输出镜片(10)采用平镜或平凸镜或平凹镜，并且两个端面均具有光学镀膜，其中，所述注入镜片(4)在靠近所述半导体激光器(1)的一个端面镀泵浦光高透膜，在另一个端面镀基波与拉曼光的高反膜；所述中间镜片(8)在靠近所述光学调谐器件(7)的一个端面镀基频光增透膜，在另一个端面镀基频光增透膜和拉曼光高反膜；所述输出镜片(10)在靠近所述中间镜片(8)的一个端面镀基波高反膜和拉曼光部分透过膜，在另一端面镀拉曼光的高透膜。
6.根据权利要求1所述的一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，其特征在于，
所述光学调谐器件(7)用于连续调谐基波激光频率，从而形成可连续调谐的拉曼激光输出；所述光学调谐器件(7)为标准具或双折射滤波片或棱镜。
7.根据权利要求1所述的一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，其特征在于，
所述拉曼增益介质(9)为具有受激拉曼散射效应的钒酸盐晶体或钨酸盐晶体或磷酸盐晶体或砷酸盐或钻石，
其中，所述钒酸盐晶体可选自YVO4或GdVO4或YGdVO4，所述钨酸盐晶体可选自KGW或BaWO4或SrWO4，所述磷酸盐晶体可选自KTP或RTP，所述砷酸盐晶体可选自KTA或RTA，所述钻石包括天然钻石或人工合成钻石。
8.根据权利要求3所述的一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，其特征在于，
当所述调Q器件(6)采用具有可饱和吸收效应的晶体材料，并且与所述激光增益介质(5)具有相同基质时，利用热键合技术形成的键合晶体(11)替代所述激光增益介质(5)和所述调Q器件(6)，所述键合晶体(11)位于所述注入镜片(4)和所述中间镜片(8)中间。
9.根据权利要求8所述的一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，其特征在于，
所述键合晶体(11)包括：与可饱和吸收体有相同基质并有宽发射光谱的激光晶体(111)、与激光晶体有相同基质的可饱和吸收晶体(110)、基质晶体(112)。
10.根据权利要求9所述的一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器，其特征在于，
所述键合晶体(11)选自Yb3+:YAG/Cr4+:YAG键合晶体或Yb3+:YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体或Yb3+:YAG/YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/Cr4+:YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体或Yb3+:YAG/V3+:YAG键合晶体或Yb3+:YAG/V3+:YAG/YAG键合晶体或Yb3+:YAG/YAG/V3+:YAG/YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/V3+:YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/V3+:YAG/YAG键合晶体或YAG/Yb3+:YAG/YAG/V3+:YAG/YAG键合晶体。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108155552A (zh) * 2016-12-04 2018-06-12 中国科学院大连化学物理研究所 一种高功率连续可调谐中红外激光器
CN108418090A (zh) * 2018-04-20 2018-08-17 泉州师范学院 一种中红外激光器
CN109256659A (zh) * 2018-11-15 2019-01-22 温州大学 一种拉曼混频可见激光光源及实现方式
CN109842014A (zh) * 2019-03-13 2019-06-04 山东大学 一种结构紧凑的单频脉冲拉曼激光器
CN110048300A (zh) * 2019-04-29 2019-07-23 中国科学院福建物质结构研究所 基于磷酸钆晶体的激光器
CN110071414A (zh) * 2019-04-09 2019-07-30 青岛海泰光电技术有限公司 具有两端键合体的微型Er-Yb共掺磷酸盐激光玻璃
CN110265863A (zh) * 2018-03-12 2019-09-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种腔内反斯托克斯拉曼激光器以及受激拉曼蓝移波长最大化输出方法
CN110492345A (zh) * 2019-08-13 2019-11-22 山东师范大学 一种波长可调谐非线性镜锁模激光器及工作方法
CN110556695A (zh) * 2018-06-03 2019-12-10 中国科学院大连化学物理研究所 一种2.8微米波段波长可调谐激光器
CN112823455A (zh) * 2018-05-22 2021-05-18 耶路撒冷理工学院 Q切换的激光器系统
CN113675721A (zh) * 2021-07-26 2021-11-19 江苏师范大学 一种基于激光照射产生宽波段白光的光源系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4165469A (en) * 1978-08-21 1979-08-21 Gte Sylvania Incorporated Apparatus and method for producing visible coherent light at a plurality of wavelengths
US4327337A (en) * 1980-01-03 1982-04-27 General Electric Company Intracavity raman frequency conversion in a high power laser
CN101540473A (zh) * 2009-04-27 2009-09-23 山东大学 温度调谐型固体拉曼激光器
CN102157884A (zh) * 2011-03-10 2011-08-17 厦门大学 掺镨氯化铅钾晶体可调谐中红外激光器
CN103427327A (zh) * 2012-05-15 2013-12-04 天津梅曼激光技术有限公司 宽带钛宝石可调谐Raman激光器
CN103779766A (zh) * 2014-01-03 2014-05-07 中国科学院上海光学精密机械研究所 单频固体拉曼激光器
CN105552704A (zh) * 2016-01-27 2016-05-04 黑龙江工程学院 单频红外激光光源宽幅连续调谐装置
CN105552709A (zh) * 2016-03-04 2016-05-04 山东大学 一种单频固体拉曼激光器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4165469A (en) * 1978-08-21 1979-08-21 Gte Sylvania Incorporated Apparatus and method for producing visible coherent light at a plurality of wavelengths
US4327337A (en) * 1980-01-03 1982-04-27 General Electric Company Intracavity raman frequency conversion in a high power laser
CN101540473A (zh) * 2009-04-27 2009-09-23 山东大学 温度调谐型固体拉曼激光器
CN102157884A (zh) * 2011-03-10 2011-08-17 厦门大学 掺镨氯化铅钾晶体可调谐中红外激光器
CN103427327A (zh) * 2012-05-15 2013-12-04 天津梅曼激光技术有限公司 宽带钛宝石可调谐Raman激光器
CN103779766A (zh) * 2014-01-03 2014-05-07 中国科学院上海光学精密机械研究所 单频固体拉曼激光器
CN105552704A (zh) * 2016-01-27 2016-05-04 黑龙江工程学院 单频红外激光光源宽幅连续调谐装置
CN105552709A (zh) * 2016-03-04 2016-05-04 山东大学 一种单频固体拉曼激光器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WEI JIANG 等: "Composite Yb:YAG/Cr4+:YAG/YAG crystal passively Q-switched lasers at 1030 nm", 《APPLIED OPTICS》 *
WEI JIANG 等: "Q-Switched Yb:YAG/YVO4 Raman Laser", 《IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS》 *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108155552A (zh) * 2016-12-04 2018-06-12 中国科学院大连化学物理研究所 一种高功率连续可调谐中红外激光器
CN110265863A (zh) * 2018-03-12 2019-09-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种腔内反斯托克斯拉曼激光器以及受激拉曼蓝移波长最大化输出方法
CN110265863B (zh) * 2018-03-12 2020-09-01 中国科学院大连化学物理研究所 一种腔内反斯托克斯拉曼激光器以及受激拉曼蓝移波长最大化输出方法
CN108418090B (zh) * 2018-04-20 2020-09-04 泉州师范学院 一种中红外激光器
CN108418090A (zh) * 2018-04-20 2018-08-17 泉州师范学院 一种中红外激光器
CN112823455A (zh) * 2018-05-22 2021-05-18 耶路撒冷理工学院 Q切换的激光器系统
CN110556695A (zh) * 2018-06-03 2019-12-10 中国科学院大连化学物理研究所 一种2.8微米波段波长可调谐激光器
CN109256659A (zh) * 2018-11-15 2019-01-22 温州大学 一种拉曼混频可见激光光源及实现方式
CN109256659B (zh) * 2018-11-15 2023-11-17 温州大学 一种拉曼混频可见激光光源及实现方法
CN109842014A (zh) * 2019-03-13 2019-06-04 山东大学 一种结构紧凑的单频脉冲拉曼激光器
CN110071414A (zh) * 2019-04-09 2019-07-30 青岛海泰光电技术有限公司 具有两端键合体的微型Er-Yb共掺磷酸盐激光玻璃
CN110048300A (zh) * 2019-04-29 2019-07-23 中国科学院福建物质结构研究所 基于磷酸钆晶体的激光器
CN110048300B (zh) * 2019-04-29 2020-04-07 中国科学院福建物质结构研究所 基于磷酸钆晶体的激光器
CN110492345B (zh) * 2019-08-13 2021-01-08 山东师范大学 一种波长可调谐非线性镜锁模激光器及工作方法
CN110492345A (zh) * 2019-08-13 2019-11-22 山东师范大学 一种波长可调谐非线性镜锁模激光器及工作方法
CN113675721A (zh) * 2021-07-26 2021-11-19 江苏师范大学 一种基于激光照射产生宽波段白光的光源系统

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