CN109286127A - 大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器 - Google Patents

大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大功率577nm‑579nm固体拉曼黄光激光器。其主要包括激光二极管（LD）泵浦源和谐振腔，谐振腔由后腔镜和输出镜组成，谐振腔中依次放置激光增益介质、起偏器、调Q装置、拉曼晶体和倍频晶体；激光增益介质、调Q装置和倍频晶体均由冷却装置对其进行温度控制。本发明的激光器具有输出功率和转换效率高、性能稳定、成本低，可替代传统的铜蒸汽激光器用于血管疾病等的治疗。

Description

大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器
技术领域
本发明涉及一种固体拉曼激光器，特别是一种大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器。
背景技术
目前最为便捷、可靠的血管性皮肤病的治疗途径为激光疗法，激光照射病变部位时，其色基氧合血红蛋白(HbO2)吸收光能量使血红蛋白发生凝固，达到治疗目的。578nm处于HbO2的第二大吸收峰上，黑色素对其吸收最弱，因而皮肤穿透深度最深，是治疗血管性皮肤病的最理想光源。另外，由于叶黄素对波长为578nm的黄光吸收较低，在老年眼底视网膜黄斑病变的治疗方面也有重要应用。
早期实现578nm激光输出的主要方法为有机固体染料、铜蒸气、掺杂稀土离子激光晶体激光器等。铜蒸汽激光器结构复杂、转换效率低、工作温度高，存在着严重的工艺问题。染料黄光激光器功率低、安全性差，染料有毒且易退化，能量消耗高，性能不稳定，激光循环冷却系统复杂等缺点制约了其发展。激光二极管(LD)泵浦Dy:YAG单晶可直接得到发射峰值约为579nm的黄激光[Bowman S R,O Connor S,Condon N J.“Diode pumped yellowdysprosium lasers”,Opt Express.2012.20(12).12906-12911]，由于掺杂Dy3+材料的吸收峰位于蓝光或紫外波段，缺乏有效的泵浦手段，难以得到高效的黄光输出。
目前，通过受激拉曼散射过程产生黄光成为获得固体黄光激光源的一种重要途径，固体拉曼黄光激光器结构紧凑、效率高、稳定性好，近几年取得到了重要进展。现有固体拉曼黄光激光器的基本原理是，LD泵浦的固体脉冲激光器产生的1064nm波长附近的基频光，基频光通过受激拉曼散射产生波长1180nm附近的一阶斯托克斯光，一阶斯托克斯光再通过倍频可以产生590nm附近的黄光输出[Z.H.Cong,X.Y.Zhang,Q.P.Wang,et al.“Theoretical and experimental study on the Nd:YAG/BaWO4/KTP yellow lasergenerating 8.3W output power”Opt.Express.2010.18(12).12111-12118]。1999年，Pask等将Nd:YAG和LiIO3分别作为激光晶体和拉曼晶体，采用折叠腔，实现波长为1064nm的基频光，经过受激拉曼散射得到波长为1155nm的一阶斯托克斯光，LBO晶体对一阶斯托克斯光进行腔内倍频，得到平均功率为1.2W的波长约为578nm调Q脉冲激光，脉冲宽度约30ns，脉冲重复率10kHz[Pask H M,Piper J A.“Efficient all-solid-state yellow laser sourceproducing 1.2-W average power”Opt lett.1999.24(21).1490-1492]。常用的血管性皮肤病治疗的578nm的脉冲铜蒸汽激光器参数要求，输出功率大于5W，脉冲重复率为6kHz，脉宽20-40ns。而Pask等采用的折叠腔结构，黄光转换效率低，同时LiIO3晶体损伤阈值低，难以实现医用激光需要的5W的大功率。
本专利基于LD泵浦全固体拉曼激光器具有体积小、效率高、光束质量好等优点，通过谐振腔的合理设计，采取若干技术手段，实现大功率、高效率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器。1.采用直线型谐振腔结构，在拉曼晶体靠近输出耦合镜一端镀有577nm-579nm波长反射率大于80％的反射膜，此反射膜可以降低传输向激光晶体方向的577nm-579nm激光的能量，降低其损耗，显著提高黄光激光器的输出效率；2.选择特定性能参数的激光增益介质和拉曼晶体进行匹配组合，特别是激光介质产生的基频光波长与拉曼晶体的拉曼频移量进行匹配；3.谐振腔内加入起偏器，控制腔内基频光的偏振方向，以选择不同偏振方向的受激拉曼散射振动模；4.由温度控制装置调节拉曼晶体的温度，从而调节拉曼振动模的频移量，微调一阶斯托克斯光波长。各技术手段共同作用产生高效率、高功率1154nm-1158nm波段的一阶斯托克斯光，经过倍频最终获得功率大于5W的高效率577nm-579nm黄光输出。本专利的大功率577nm-579nm的固体拉曼黄光激光器将替代传统的铜蒸汽激光器用于血管疾病的治疗，填补该波段激光器的市场空缺。
本专利与已有相关专利的区别如下。2011年6月，中国专利公开了CN102263366A号“全固态激光器泵浦的579nm黄光拉曼激光器”专利申请，此专利以532nm激光作为泵浦源泵浦外腔式拉曼激光器，利用受激拉曼散射的级联效应，实现二阶斯托克斯579nm光输出，完全不同于本专利的内腔式结构。2015年7月国家专利公开了CN104795723A号“一种577nm黄光激光器及577nm黄光激光产生方法”专利申请，此专利以1064nm激光器和1256nm激光器作为基频光光源，通过腔外对1064nm激光和1256nm激光进行腔外和频获得577nm激光输出，不同于本专利利用的受激拉曼散射过程和倍频过程实现黄光输出。2008年11月，中国专利公开了CN200810138029.0号“内腔式拉曼倍频全固体黄光激光器”专利申请，此专利涉及谐振腔内拉曼介质的两端面均镀1000nm-1200nm波段的增透膜，输出镜镀有在1000nm-1200nm波段反射率大于90％的反射膜，并且该膜对590nm附近波长的黄光具有大于80％的透射率。本专利涉及的大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器，与CN200810138029.0号“内腔式拉曼倍频全固体黄光激光器”专利的主要区别如下：1.拉曼晶体的两端面均镀1000nm-1160nm波段的增透膜，且靠近输出耦合镜一端镀有578nm波长附近反射率大于80％的反射膜，此反射膜可以降低传输向激光晶体方向的577nm-579nm激光的能量，从而降低577nm-579nm激光的损耗，显著提高黄光激光器的输出效率；2.本专利谐振腔内引入起偏器，以控制基频光和一阶斯托克斯光的偏振方向，同时对激光晶体产生的基频光的波长与拉曼晶体的频移量进行严格匹配，以产生1156nm附近的一阶斯托克斯光，经过倍频产生577nm-579nm波段的黄光输出；3.本专利拉曼晶体带有温控装置，控制拉曼晶体的温度对拉曼频移量进行微调，以确保输出的黄光在577nm-579nm波段。2008年11月，中国专利公开了CN101308991A号“耦合腔式拉曼倍频全固体黄光激光器”，此专利涉及的耦合腔式拉曼倍频全固体黄光激光器谐振腔内需加入耦合镜，耦合镜的两端面均镀有在1000nm-1200nm波段范围透过率大于80％的透射膜，并且其靠近输出耦合镜的端面还镀有对590nm波长附近反射率大于90％的反射膜。本专利涉及的大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器，与CN101308991A号“耦合腔式拉曼倍频全固体黄光激光器”专利的主要区别如下：1.本专利谐振腔内没有耦合镜，而是在拉曼晶体靠近输出耦合镜一端镀有578nm波长附近反射率大于80％的反射膜，可以使激光器的结构更简单，有效降低腔内损耗，提高激光器的输出效率；2.本专利谐振腔内引入起偏器，以控制基频光和一阶斯托克斯光的偏振方向，同时对激光晶体产生的基频光的波长与拉曼晶体的频移量进行严格匹配，以产生1156nm附近的一阶斯托克斯光，经过倍频产生577nm-579nm波段的黄光输出；3.本专利拉曼晶体带有温控装置，控制拉曼晶体的温度对拉曼频移量进行微调，以确保输出的黄光在577nm-579nm波段。
发明内容
为实现结构紧凑、成本低、功率高、结构稳定的脉冲577nm-579nm黄光激光器，本发明提供一种大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器。
一种大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器，包括激光二极管(LD)泵浦源和谐振腔，谐振腔由后腔镜和输出镜组成，谐振腔的后腔镜和输出镜之间放置激光增益介质、起偏器、调Q装置、拉曼晶体和倍频晶体，激光增益介质、调Q装置和倍频晶体均由冷却装置对其进行冷却。LD泵浦源输出的泵浦光耦合进入激光增益介质产生基频光，基频光通过拉曼晶体，由受激拉曼散射过程产生一阶斯托克斯光，一阶斯托克斯光在倍频晶体中完成倍频过程，倍频光由输出镜输出。通过合理的谐振腔结构设计；选择特定性能参数的激光增益介质和拉曼晶体进行匹配组合，特别是激光介质产生的基频光波长与拉曼晶体的拉曼频移量进行匹配；控制腔内基频光的偏振方向，以选择不同偏振方向的受激拉曼散射振动模；由温度控制装置调节拉曼晶体的温度，以调节拉曼振动模的频移量，微调一阶斯托克斯光波长；最终产生1154nm-1158nm波段的一阶斯托克斯光，经过倍频后获得功率大于5W的577nm-579nm黄光输出。
所述的LD泵浦源可以是LD端面泵浦源，它包括驱动电源、激光二极管、冷却装置、光纤和耦合透镜组；也可以是LD侧面泵浦源，它包括驱动电源、LD侧泵模块、冷却装置。
所述的谐振腔在LD侧面泵浦情况下谐振腔内的侧泵模块及激光增益介质、起偏器和调Q开关的相对位置可相互调换。在LD端面泵浦情况下谐振腔内的起偏器和调Q开关的相对位置可相互调换。
所述的激光增益介质可以是掺钕(Nd)或掺镱(Yb)的下列诸晶体中的一种：钇铝石榴石(YAG)、钒酸钇(YVO4)、钒酸钆(GdVO4)、钒酸镥(LuVO4)、氟化钇锂(YLF)、铝酸钇(YAP)、钆镓石榴石(GGG)、钨酸钆钾(KGd(WO4)2)等，也可以是键合晶体钇铝石榴石/掺钕钇铝石榴石(YAG/Nd:YAG)、钒酸钇/掺钕钒酸钇(YVO4/Nd:YVO4)等晶体中的一种。拉曼晶体可以是钨酸盐类(KGd(WO4)2，BaWO4，SrWO4，PbWO4，KLu(WO4)2等)、钒酸盐类(YVO4，GdVO4等)中的一种。其特征在于所述的激光增益介质和拉曼晶体需要满足特定性能参数要求，进行匹配组合，特别是激光介质产生的基频光波长与拉曼晶体的拉曼频移量进行匹配，以产生高功率、高效率的1154nm-1158nm波段附近的一阶斯托克斯光。一阶斯托克斯光波长计算公式1/λf＝1/λ1st+νR，其中，λf为基频光波长，λ1st为一阶斯托克斯光波长，υR为拉曼振动模频移量。
所述的激光增益介质掺钕时的掺杂浓度为0.05at.％至3at.％；掺镱时的掺杂浓度为0.05at.％至10at.％。
所述的激光增益介质在LD端面泵浦情况下，其两个端面均镀有泵浦光波段及1000nm-1160nm波段的增透膜；在LD侧面泵浦情况下，其两个端面均镀有1000nm-1160nm波段的增透膜。
所述的起偏器可以是布儒斯特窗、偏振棱镜或偏振片中的一种，通过对基频光偏振方向的控制，以选择不同偏振方向的受激拉曼散射振动模，实现谐振腔内1154nm-1158nm波段附近的一阶斯托克斯光的高效率产生，偏振棱镜或偏振片的两端面镀有1000nm-1160nm波段的增透膜。
所述的调Q装置可以是电光调Q装置和声光调Q装置中的一种。声光调Q装置由射频输入装置和调Q晶体组成，调Q晶体的两端面均镀有1000nm-1160nm波段的增透膜；调制频率为5-30kHz，输入射频波在调Q晶体中产生折射率的周期分布，对谐振腔内的基频光引入衍射损耗，来实现改变激光谐振腔Q值的目的，起到开关作用。电光调Q装置由起偏器、电光晶体和驱动电源组成，利用晶体的电光效应，对通过其中的激光的相位产生调制，进而改变偏振态，完成开、关门过程。
所述的冷却装置有两种方式：循环水冷却或风冷--晶体侧面均用金属块包住，金属块进行水冷或风冷，用来给晶体降低温度；半导体制冷--晶体侧面被半导体制冷块包围。
所述拉曼介质的两端面均镀1000nm-1160nm波段的增透膜，拉曼晶体靠近输出耦合镜的一端同时镀有577nm-579nm处反射率大于80％的反射膜，以降低传输向激光晶体方向的577nm-579nm激光的能量，从而降低577nm-579nm激光的损耗，提高577nm-579nm激光的输出效率，拉曼晶体可根据需要沿不同方向和角度切割，以提高激光器的性能。
所述的拉曼晶体由温控装置进行温度控制，温控装置由温控炉和电路系统组成，通过温控装置对拉曼晶体的温度进行调节，调节拉曼振动模的频移量υR，从而对一阶斯托克斯光的波长进行调节，使其位于1154nm-1158nm波段。
所述的温控装置中的温控炉由炉体、电热器、温度传感器、不锈钢晶体夹具组成，置于炉体内的电热器和温度传感器与外部电路系统相连，以实时测量炉体内的温度，拉曼晶体夹持于炉体内的不锈钢晶体夹具内。
所述的温控装置中的电路系统可以实现对温控炉温度的预设定，对温度传感器温度的采集和显示，比较设定的温度与当前采集温度，对装在炉体内的电热器的开关控制键进行控制，以实现对温控炉内温度的实时显示、检测、控制。
所述的倍频晶体可以是磷酸钛氧钾(KTP)、三硼酸锂(LBO)等。倍频晶体的两端镀有1000nm-1160nm波段及577nm-579nm波段的增透膜，倍频晶体可根据相位匹配条件及其他需要沿不同方向和角度切割，实现高性能激光器。
所述的谐振腔内的后腔镜在LD端面泵浦时，镀有泵浦光波段的增透膜和1000nm-1160nm波段的反射率大于90％的反射膜，在LD侧面泵浦时，镀有1000nm-1160nm波段的反射率大于90％的反射膜；输出镜镀有在1000nm-1160nm波段反射率大于90％的反射膜，并且该膜对577nm-579nm波段具有大于80％的透过率。
所述的谐振腔的腔长为10cm-50cm，谐振腔的后腔镜和输出镜的曲率半径可根据实际情况选择。所有晶体的长度均可以根据具体要求进行选取，晶体的端面形状和面积可以根据光束截面的面积来确定。
激光器的工作流程如下：LD泵浦源发出的泵浦光耦合进入激光增益介质，当调Q装置的调Q开关关闭时，激光介质吸收泵浦光产生反转粒子积累；当Q开关打开时，积累的大量反转粒子瞬间通过受激辐射转为基频光；具有较高峰值功率的基频光经过拉曼晶体，通过受激拉曼散射过程产生一阶斯托克斯光；一阶斯托克斯光在倍频晶体处完成倍频过程转换为577nm-579nm黄光，并由输出镜输出。
本发明采用了直线型谐振腔结构，采用了主动调Q技术，采用腔内受激拉曼散射和腔内倍频，利用了谐振腔内基频光和一阶斯托克斯光的大功率密度提高非线性过程的转换效率。通过合理的谐振腔结构设计；选择特定性能参数的激光增益介质和拉曼晶体进行匹配组合，特别是激光介质产生的基频光波长与拉曼晶体的拉曼频移量进行匹配；控制腔内基频光的偏振方向，以选择不同偏振方向的受激拉曼散射振动模；由温度控制装置调节拉曼晶体的温度，以调节拉曼振动模的频移量；最终产生1154nm-1158nm波段的一阶斯托克斯光，经过倍频后获得功率大于5W的577nm-579nm黄光输出。本发明实现性能优良的主动调Q、大功率577nm-579nm激光器将替代传统的铜蒸汽激光器用于血管疾病的治疗。
附图说明
图1是本发明激光器LD端面泵浦方式的光路结构示意图，图2是本发明激光器LD侧面泵浦方式的光路结构示意图。
其中：1.激光二极管，2.光纤，3.耦合透镜组，4.后腔镜，5.激光增益介质，6.起偏器，7.调Q装置，8.拉曼晶体，9.倍频晶体，10.输出镜，11.LD侧面泵浦系统。
具体实施方式
实施例1:
本发明装置如图1所示，包括LD泵浦源、谐振腔，谐振腔由后腔镜4和输出镜10组成。后腔镜4和输出镜10之间依次放置激光增益介质掺钕钒酸钆Nd:GdVO4晶体5、布儒斯特窗6、声光调Q装置7、拉曼介质钨酸钆钾KGd(WO4)2晶体8和倍频晶体磷酸钛氧钾KTP晶体9；激光增益介质6、声光调Q装置7、拉曼介质8和倍频晶体9侧面均用带有管道的金属块包裹，金属块内的管道持续通有循环冷却水，用来给晶体降低温度。
泵浦源为端面泵浦源，包括激光二极管1、光纤2和耦合透镜组3，泵浦光经光纤2和耦合透镜组3进入谐振腔；泵浦源的输出波长为808nm，最大泵浦功率为30W，光纤的纤芯半径为400μm，数值孔径为0.22。
谐振腔的腔长为15cm。
激光增益介质5掺钕钒酸钆a切Nd:GdVO4晶体，尺寸为中4mmX4mmX8mm，掺杂浓度为1at.％，两个端面均镀有泵浦光808nm及1000nm-1160nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)，掺钕钒酸钆Nd:GdVO4晶体的作用是产生1063nm的基频光。
布儒斯特窗6实现基频光的线偏振光输出。
声光调Q装置7由射频输入装置和调Q晶体组成，调Q晶体的长度为35mm，两端面均镀有1000nm-1160nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)；调制频率为5-20kHz，通过声光衍射效应实现谐振腔内Q值的周期调制的作用。
拉曼介质8钨酸钆钾KGd(WO4)2晶体，尺寸为4X4X40mm，沿着p轴方向切割，两端面均镀有1000nm-1160nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)，靠近输出镜的一端同时镀有对578nm的高反膜(反射率>95％)，调整KGd(WO4)2晶体的方向，使g轴方向与基频光的偏振方向平行，利用钨酸钆钾KGd(WO4)2晶体的p[gg]p振动模产生受激拉曼散射，频率为768cm-1。由计算公式1/λf＝1/λ1st+νR，其中，λf为基频光波长，λ1st为一阶斯托克斯光波长，υR为拉曼振动模频移量，可得1063nm的基频光通过受激拉曼散射转换为1157nm的一阶斯托克斯光。
倍频晶体9磷酸钛氧钾KTP晶体，尺寸为3x3x6mm，晶体的两端面均镀有1000nm-1160nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)，并且对578nm波长的光高透(透过率大于92％)，晶体满足室温20度时1157nm光的相位匹配条件，KTP晶体的作用是将1157nm的一阶斯托克斯光通过倍频转换为578.5nm的黄光。
后腔镜4为凹面镜，曲率半径为3000mm，镀有808nm波长的增透膜和1000nm-1160nm波段的高反膜(反射率大于99.5％)。
输出镜10为平镜，镀有1000nm-1160nm波长的高反膜(对1064nm波长的反射率R>99.8％，对1180nm波长的反射率R>98％)，并且该膜对波长为578nm的光高透(T＝90％)。
激光器的工作流程：LD侧面泵浦源1发出808nm波长的泵浦光耦合进入掺钕钒酸钆Nd:GdVO4晶体5中，当声光调Q装置6的调Q开关关闭时，泵浦光转为反转粒子存储起来；当Q开光打开时，积累的大量反转粒子通过受激辐射瞬间转为1063nm基频光；具有较高峰值功率的基频光经过钨酸钆钾KGd(WO4)2晶体8时，由于受激拉曼散射的作用转为1157nm一阶斯托克斯光，在KTP倍频晶体9处由于倍频效应转换为578.5nm黄光，并由输出镜10输出。
实施例2:
本发明装置如图2所示，包括LD泵浦源、谐振腔，谐振腔由后腔镜4和输出镜10组成，后腔镜4和输出镜10之间依次放置包含激光增益介质掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体的侧泵浦模块5、布儒斯特窗6、声光调Q装置7、拉曼介质钨酸钆钾KGd(WO4)2晶体8、倍频晶体磷酸钛氧钾KTP晶体9；声光调Q装置7、拉曼介质8和倍频晶体9侧面均用带有管道的金属块包裹，金属块内的管道持续通有循环冷却水，用来给晶体降低温度。
所述的LD泵浦源为侧面泵浦源，它是由侧面泵浦模块11即波长为808nm附近的LD侧泵激光头(最高功率180W)、驱动电源和水冷箱组成的。
谐振腔的腔长为18cm。
激光增益介质5掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体，尺寸为中Φ4X60mm，掺杂浓度为1-at.％,两个端面均镀有泵浦光808nm及1000nm-1160nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)，掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体的作用是产生1064nm基频光。
布儒斯特窗6实现基频光的线偏振光输出。
声光调Q装置7由射频输入装置和调Q晶体组成，调Q晶体的长度为35mm，两端面均镀有1000nm-1160nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)；调制频率为10-30kHz，通过输入射频波改变调Q晶体的密度，来实现周期性改变激光谐振腔Q值的目的，起到调Q开关的作用。
拉曼介质钨酸钆钾KGd(WO4)2晶体8，沿着p轴方向切割，尺寸为4x4x40mm3，两端面均镀有1000nm-1160nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)，靠近输出镜的一端同时镀有对579nm的高反膜(反射率>95％)，使钨酸钆钾KGd(WO4)2晶体g轴方向与基频光的偏振方向平行，利用钨酸钆钾KGd(WO4)2晶体的p[gg]p振动模产生受激拉曼散射，频率为768cm-1。由计算公式1/λf＝1/λ1st+νR，其中，λf为基频光波长，λ1st为一阶斯托克斯光波长，υR为拉曼振动模频移量，可得1064nm基频光经过受激拉曼散射转换为1158nm一阶斯托克斯光。
倍频晶体磷酸钛氧钾KTP晶体9，尺寸为3x3x6mm3，晶体的两端面均镀有1000nm-1160nm波段的增透膜(透过率大于99.8％)，并且对579nm波长的光高透(透过率大于92％)；KTP晶体切割方向满足20度时1158nm光的相位匹配条件。KTP晶体的作用是将1158nm的一阶斯托克斯光通过倍频转换为579nm的黄光。
后腔镜4为凹面镜，曲率半径为3000mm，镀有1000nm-1160nm波段的高反膜(反射率大于99.5％)。
输出镜10为平镜，镀有1000nm-1160nm波长的高反膜(对1064nm波长的反射率R>99.8％，对1158nm波长的反射率R＝95％)，并且该膜对波长为579nm的光高透(T＝90％)。
激光器的工作流程：LD侧面泵浦源发出808nm波长的泵浦光耦合进入掺钕钇铝石榴石Nd:YAG晶体5中，当声光调Q装置7的调Q开关关闭时，泵浦光转为反转粒子存储起来；当Q开光打开时，积累的大量反转粒子通过受激辐射瞬间转为1064nm基频光；具有较高峰值功率的基频光经过钨酸钆钾KGd(WO4)2晶体8时，由于受激拉曼散射的作用转为1158nm一阶斯托克斯光，在KTP倍频晶体9处由于倍频效应转换为579nm黄光，并由输出镜10输出。
实施例3：
与实施例1相同，只是所述的拉曼介质8钨酸钆钾KGd(WO4)2晶体置于温控装置中，温控装置由温控炉和电路系统组成，通过温控装置对拉曼晶体的温度进行调节，改变拉曼振动模的频移量，当KGd(WO4)2晶体温度约为300K时，p[gg]p振动模的频率变为749cm-1，1063nm基频光经过钨酸钆钾KGd(WO4)2晶体8，由于受激拉曼散射的作用转为1155nm一阶斯托克斯光，在KTP倍频晶体9处由于倍频效应转换为577.5nm黄光，并由输出镜10输出。
实施例4：
与实施例2相同，只是所述的拉曼介质8钨酸钆钾KGd(WO4)2晶体置于温控装置中，温控装置由温控炉和电路系统组成，通过温控装置对拉曼晶体的温度进行调节，改变拉曼振动模的频移量，当KGd(WO4)2晶体温度约为300K时，p[gg]p振动模的频率变为749cm-1，1064nm基频光经过钨酸钆钾KGd(WO4)2晶体8，由于受激拉曼散射的作用转为1156nm一阶斯托克斯光，在KTP倍频晶体9处由于倍频效应转换为578nm黄光，并由输出镜10输出。

Claims (10)

1.一种大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器，包括激光二极管(LD)泵浦源和谐振腔，谐振腔由后腔镜和输出镜组成，其特征在于，所述谐振腔的后腔镜和输出镜之间放置激光增益介质、起偏器、调Q装置、拉曼晶体和倍频晶体，激光增益介质、调Q装置和倍频晶体均由冷却装置对其进行冷却。
2.如权利要求1所述大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器，其特征在于，所述的谐振腔在LD侧面泵浦情况下谐振腔内的侧泵模块及激光增益介质、起偏器、调Q开关的相对位置可相互调换；在LD端面泵浦情况下谐振腔内的起偏器和调Q开关的相对位置可相互调换。
3.如权利要求1所述大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器，其特征在于，所述激光增益介质可以是掺钕(Nd)或掺镱(Yb)的下列诸晶体中的一种：钇铝石榴石(YAG)、钒酸钇(YVO4)、钒酸钆(GdVO4)、钒酸镥(LuVO4)、氟化钇锂(YLF)、铝酸钇(YAP)、钆镓石榴石(GGG)、钨酸钆钾(KGd(WO4)2)，或是键合晶体钇铝石榴石/掺钕钇铝石榴石(YAG/Nd:YAG)、钒酸钇/掺钕钒酸钇(YVO4/Nd:YVO4)晶体中的一种；
所述拉曼晶体可以是钨酸盐类、钒酸盐类中的一种；
所述的倍频晶体可以是磷酸钛氧钾(KTP)或三硼酸锂(LBO)，所述倍频晶体的两端镀有1000nm-1160nm波段及577nm-579nm波段的增透膜。
4.如权利要求1所述大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器，其特征在于，所述的激光增益介质在LD端面泵浦情况下，其两个端面均镀有泵浦光波段及1000nm-1160nm波段的增透膜；在LD侧面泵浦情况下，其两个端面均镀有1000nm-1160nm波段的增透膜。
5.如权利要求1所述大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器，其特征在于，所述的起偏器是布儒斯特窗、偏振棱镜或偏振片中的一种，通过对基频光偏振方向的控制，以选择不同偏振方向的拉曼振动模实现受激拉曼散射，实现谐振腔内1154nm-1158nm波段附近的一阶斯托克斯光的高效率产生，偏振棱镜或偏振片的两端面镀有1000nm-1160nm波段的增透膜。
6.如权利要求1所述大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器，其特征在于，所述调Q装置是电光调Q装置或声光调Q装置中的一种；所述调Q晶体的两端面均镀有1000nm-1160nm波段的增透膜。
7.如权利要求1所述大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器，其特征在于，所述拉曼晶体的两端面均镀1000nm-1160nm波段的增透膜，拉曼晶体靠近输出镜的一端同时镀有577nm-579nm处反射率大于80％的反射膜。
8.如权利要求1所述大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器，其特征在于，所述的拉曼晶体由温控装置进行温度控制，温控装置由温控炉和电路系统组成，通过温控装置对拉曼晶体的温度进行调节，调节拉曼振动模的频移量υR，从而对一阶斯托克斯光的波长进行调节，使其位于1154nm-1158nm波段；
所述温控装置中的温控炉由炉体、电热器、温度传感器、不锈钢晶体夹具组成，置于炉体内的电热器和温度传感器与外部电路系统相连，以实时测量和控制炉体内的温度，拉曼晶体夹持于炉体内的不锈钢晶体夹具内；
所述的温控装置中的电路系统可以实现对温控炉温度的预设定，对温度传感器温度的采集和显示，比较设定的温度与当前采集温度，对装在炉体内的电热器的开关控制键进行控制，以实现对温控炉内温度的实时显示、检测、控制。
9.如权利要求1所述大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器，其特征在于，所述的谐振腔内的后腔镜在LD端面泵浦时，镀有泵浦光波段的增透膜和1000nm-1160nm波段的反射率大于90％的反射膜，在LD侧面泵浦时，镀有1000nm-1160nm波段的反射率大于90％的反射膜；输出镜镀有在1000nm-1160nm波段反射率大于90％的反射膜，并且该膜对577nm-579nm波段具有大于80％的透过率。
10.如权利要求1所述的一种大功率577nm-579nm固体拉曼黄光激光器的输出方法，其特征在于，所述LD泵浦源发出的泵浦光耦合进入激光增益介质，当调Q装置的调Q开关关闭时，激光介质吸收泵浦光产生反转粒子积累；当Q开关打开时，积累的大量反转粒子瞬间通过受激辐射转为基频光；具有较高峰值功率的基频光经过拉曼晶体，通过受激拉曼散射过程产生一阶斯托克斯光；一阶斯托克斯光在倍频晶体处完成倍频过程转换为577nm-579nm黄光，并由输出镜输出。
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