CN110048300A - 基于磷酸钆晶体的激光器 - Google Patents

基于磷酸钆晶体的激光器 Download PDF

Info

Publication number
CN110048300A
CN110048300A CN201910353115.1A CN201910353115A CN110048300A CN 110048300 A CN110048300 A CN 110048300A CN 201910353115 A CN201910353115 A CN 201910353115A CN 110048300 A CN110048300 A CN 110048300A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
crystal
phosphoric acid
raman
acid gadolinium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910353115.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110048300B (zh
Inventor
杨中闽
陈雨金
黄艺东
黄建华
龚兴红
林炎富
罗遵度
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Original Assignee
Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS filed Critical Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Priority to CN201910353115.1A priority Critical patent/CN110048300B/zh
Publication of CN110048300A publication Critical patent/CN110048300A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110048300B publication Critical patent/CN110048300B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/0619—Coatings, e.g. AR, HR, passivation layer
    • H01S3/0621—Coatings on the end-faces, e.g. input/output surfaces of the laser light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/0619—Coatings, e.g. AR, HR, passivation layer
    • H01S3/0621—Coatings on the end-faces, e.g. input/output surfaces of the laser light
    • H01S3/0623—Antireflective [AR]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1606—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth dysprosium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1608—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth erbium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1611—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth neodymium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1616—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth thulium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1618—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth ytterbium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/163—Solid materials characterised by a crystal matrix
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1685—Ceramics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/17—Solid materials amorphous, e.g. glass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/30—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本申请公开了一种基于磷酸钆晶体的激光器，包括：光源和磷酸钆晶体，磷酸钆晶体与光源光路连接，输出拉曼激光。该激光器具有结构紧凑可靠、器件成本低、小型化和方便携带等优点，在医疗、国防、信息和测量等领域具有广泛的应用前景。

Description

基于磷酸钆晶体的激光器
技术领域
本申请涉及一种基于磷酸钆晶体的激光器，属于激光器件基于磷酸钆晶体的激光器领域。
背景技术
拉曼散射是光子与光学声子之间的一种非弹性相互作用，属于三阶非线性光学效应。基频激光通过一块具有较高拉曼增益系数的介质时，基于受激拉曼散射效应，基频激光可以转变成波长间隔为声子频率的拉曼激光发射，从而实现激光频率的变换。这一过程有效拓宽了激光光谱的范围，从而满足医疗、国防、信息、测量等领域的应用需求。相对于常见的倍频和混频等激光频率转换技术，受激拉曼散射不需要相位匹配，能简单有效地实现激光频移。
自拉曼激光晶体集基频激光产生与拉曼频移功能于一身，属于一种多功能耦合晶体。与由一种晶体产生基频激光再由另一种晶体产生拉曼激光的系统相比，基于自拉曼激光晶体的激光器结构更加紧凑可靠，具有器件成本低和小型化等特点。
磷酸钆(GdPO4)晶体物理化学性能良好，耐强酸强碱，不潮解，具有较高的拉曼增益系数，是一种较好的拉曼介质材料。该晶体中的Gd3+离子能够被某些稀土离子所取代，使得该晶体成为激光增益介质，因此稀土离子激活的磷酸钆可以作为一类较好的自拉曼激光晶体。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种基于磷酸钆晶体的激光器，该激光器采用磷酸钆晶体作为拉曼增益介质，即可实现拉曼激光的输出。
所述基于磷酸钆晶体的激光器，其特征在于，包括：光源和磷酸钆晶体，所述光源与所述磷酸钆晶体光路连接，输出拉曼激光。
拉曼激光包含拉曼激光和自拉曼激光。
本申请所采用磷酸钆晶体具有最强拉曼频移峰的波数为989cm-1(如图1)，能够有效实现基频激光的拉曼频移。磷酸钆晶体通过受激拉曼散射效应将基频激光波长转换到拉曼激光波长。
为了实现该激光器，本领域技术人员可以根据需要，从已有光学器件中挑选合适的器件进行光学组装。
可选地，所述磷酸钆晶体的拉曼频移峰中最强峰波数为989cm-1。
可选地，所述磷酸钆晶体属于单斜晶系，空间群为P21/n。满足光学晶体的纯度要求。
可选地，包括：光泵浦系统、激光增益介质、拉曼介质和谐振腔；所述光泵浦系统包括能够被所述激光增益介质有效吸收的泵浦源以及放置在该泵浦源和激光增益介质之间的光学耦合器；
所述拉曼介质为所述磷酸钆晶体；
所述激光增益介质和所述拉曼介质放置于所述谐振腔内并沿泵浦光束传输方向依序光路连接；
所述激光增益介质为稀土离子激活的激光晶体、玻璃或陶瓷材料；
所述谐振腔包括输入镜和输出镜，所述输入镜上镀第一介质膜，所述第一介质膜对所述泵浦光波段范围的光束透过率大于等于90％，所述第一介质膜对基频激光波段和拉曼激光波段范围光束反射率大于等于99.8％；
所述输出镜上镀第二介质膜，所述第二介质膜对基频激光波段光束反射率大于等于99.8％，所述第二介质膜对拉曼激光波段光束透过率范围为5～50％。
第二介质膜对拉曼激光波段光束透过率还可以为15％、11％、25％、27％。
可选地，所述磷酸钆晶体为采用稀土离子激活的所述磷酸钆晶体时，稀土离子激活的磷酸钆晶体作为自拉曼激光增益介质，产生所述拉曼激光为自拉曼激光。
可选地，包括：光泵浦系统、自拉曼激光增益介质和谐振腔；所述光泵浦系统包括能够被所述自拉曼激光增益介质有效吸收的泵浦源以及放置在该泵浦源和自拉曼激光增益介质之间的光学耦合器；
所述自拉曼激光增益介质为采用稀土离子激活的所述磷酸钆晶体；
所述自拉曼激光增益介质放置于所述谐振腔内；
所述谐振腔包括输入镜和输出镜，所述输入镜上镀第三介质膜，所述第三介质膜对所述泵浦源波段范围的光束透过率大于等于90％，所述第三介质膜对基频激光波段和自拉曼激光波段范围光束反射率大于等于99.8％；
所述输出镜上镀第四介质膜，所述第四介质膜对基频激光波段光束反射率大于等于99.8％，所述第四介质膜对自拉曼激光波段光束透过率范围为5～95％。
第四介质膜对自拉曼激光波段光束透过率下限为0.1％、0.2％、0.5％、10％、20％；上限为98％、85％、75％、65％、60％、30％。本领域技术人员可根据激光器的类型选取各介质膜的透过率和反射率。例如为倍频自拉曼激光器时，第四介质膜对自拉曼激光波段光束透过率下限还可以为0.1％、0.2％、0.5％。
可选地，采用稀土离子激活的所述磷酸钆晶体化学式为RxGd1-xPO4，其中，R选自Pr、Nd、Sm、Tb、Dy、Ho、Er、Tm或Yb元素中的至少一种，x满足0.001≤x≤0.4；
更优选地，采用稀土离子激活的所述磷酸钆晶体化学式为NdxGd1-xPO4，x满足0.01≤x≤0.05；
更优选地，采用稀土离子激活的所述磷酸钆晶体化学式为YbxGd1-xPO4，x满足0.01≤x≤0.1；
更优选地，采用稀土离子激活的所述磷酸钆晶体化学式为DyxGd1-xPO4，x满足0.01≤x≤0.05；
更优选地，采用稀土离子激活的所述磷酸钆晶体化学式为TmxHoyGd1-x-yPO4，0.01≤x≤0.2，0≤y≤0.03；
更优选地，采用稀土离子激活的所述磷酸钆晶体化学式为ErxYbyGd1-x-yPO4，x、y同时满足：0.001≤x≤0.03，0≤y≤0.3。
可选地，所述激光器采用808nm波段的半导体激光泵浦NdxGd1-xPO4晶体，产生1064nm波段的基频激光；
所述磷酸钆晶体为稀土离子激活的磷酸钆晶体，化学式为NdxGd1-xPO4；
所述基频激光入射所述稀土离子激活的磷酸钆晶体后产生1189nm波段的自拉曼激光；
优选地，所述激光器采用808nm波段的半导体激光泵浦NdxGd1-xPO4晶体，产生1341nm波段的基频激光，x满足0.001≤x≤0.4；
所述磷酸钆晶体为稀土离子激活的磷酸钆晶体，化学式为NdxGd1-xPO4；
所述基频激光入射所述稀土离子激活的磷酸钆晶体后产生1546nm波段的自拉曼激光；
优选地，所述激光器为采用976nm波段的半导体激光泵浦YbxGd1-xPO4晶体，产生1042nm波段的基频激光，x满足0.001≤x≤0.4；
所述磷酸钆晶体为稀土离子激活的磷酸钆晶体，化学式为YbxGd1-xPO4；
所述基频激光入射所述稀土离子激活的磷酸钆晶体后产生1161nm波段的自拉曼激光；
优选地，所述激光器采用450nm或485nm波段的半导体激光泵浦DyxGd1-xPO4晶体，产生572nm波段的基频激光，x满足0.001≤x≤0.4；
所述磷酸钆晶体为稀土离子激活的磷酸钆晶体，化学式为DyxGd1-xPO4；
所述基频激光入射所述稀土离子激活的磷酸钆晶体后产生606nm波段的自拉曼激光；
优选地，所述激光器采用795nm波段的半导体激光泵浦TmxGd1-xPO4晶体，产生1.9μm波段的基频激光，x满足0.001≤x≤0.4；
所述磷酸钆晶体为稀土离子激活的磷酸钆晶体，化学式为TmxGd1-xPO4；
所述基频激光入射所述磷酸钆晶体后产生2.4μm波段的自拉曼激光；
优选地，所述激光器采用795nm波段的半导体激光泵浦TmxHoyGd1-x-yPO4晶体，产生2.0μm波段的基频激光，x、y同时满足：0.001≤x≤0.03，0≤y≤0.3；
所述磷酸钆晶体为稀土离子激活的磷酸钆晶体，化学式为TmxHoyGd1-x-yPO4；
所述基频激光入射所述磷酸钆晶体后产生2.5μm波段的自拉曼激光；
优选地，所述激光器采用976nm波段的半导体激光泵浦ErxYbyGd1-x-yPO4晶体，产生1.54μm波段的基频激光，x、y同时满足：0.001≤x≤0.03，0≤y≤0.3；
所述磷酸钆晶体为稀土离子激活的磷酸钆晶体，化学式为ErxYbyGd1-x-yPO4；
所述基频激光入射所述磷酸钆晶体后产生1.82μm波段的自拉曼激光。
可选地，包括：脉冲器件，所述脉冲器件设置于所述激光器内并与所述磷酸钆晶体光路连接，所述激光器输出脉冲拉曼激光或脉冲自拉曼激光。
可选地，所述脉冲器件为调Q或锁模器件。
可选地，包括：非线性光学晶体，所述非线性光学晶体设置于所述激光器内并与所述磷酸钆晶体光路连接，所述激光器输出倍频拉曼激光或倍频自拉曼激光。
可选地，所述非线性光学晶体按拉曼激光倍频相位匹配角切割。
本申请中，“磷酸钆晶体”，是指化学式为GdPO4的晶体，包括但不限于，其他元素掺杂或其他元素离子激活的磷酸钆晶体，且晶体纯度满足光学晶体纯度要求。
本申请中，“光源”，是指能产生入射磷酸钆晶体光束的器件、器件组合或光学系统及其所产生光束，包括但不限于泵浦光束或基频光束。例如该光源包括泵浦源、聚焦透镜和输入透镜，聚焦透镜和输入透镜依序沿泵浦源输出光束传输方向光路连接，泵浦源输出光束经过聚焦透镜及输入透镜入射所述磷酸钆晶体。再例如该光源包括基频光束，产生基频光束的光学系统包括光泵浦系统、激光增益介质和谐振腔；激光增益介质与所述磷酸钆晶体在谐振腔内光路连接。
本申请中，“光路连接”，包括光束从光源出射后经过第二介质传输进入第三介质；也包括光束从光源出射后，经过多个光学器件传输后进入第三介质。本领域技术人员可根据需要按本领域常规设置对光学器件进行排布，以实现光束传播。光束包括但不限于泵浦光或基波激光。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请所提供的基于磷酸钆晶体的激光器，该磷酸钆晶体具有易生长、物理化学性能稳定、不潮解、拉曼增益系数高等优势，能将不同波长的基频激光通过受激拉曼散射效应，转换成波长满足医疗、国防、信息、测量等领域应用需求的拉曼激光。
2)本申请所提供的基于磷酸钆晶体的激光器，通过将其中所用磷酸钆晶体替换为掺杂稀土离子的磷酸钆晶体，作为自拉曼激光晶体得到自拉曼激光器。基于该材料的自拉曼激光器具有结构紧凑、成本低和方便携带等优点。
3)本申请所提供的基于磷酸钆晶体的激光器，该激光器可以通过增加调Q器件实现脉冲激光的输出。
4)本申请所提供的基于磷酸钆晶体的激光器，该激光器的谐振腔内放入按拉曼激光的倍频相位匹配角切割的非线性光学晶体，可实现激光倍频。
5)本申请所提供的基于磷酸钆晶体的激光器，所用磷酸钆晶体属于单斜晶系，空间群为P21/n，最强的拉曼频移峰的波数为989cm-1，具有易生长、物理化学性能稳定、不潮解、拉曼增益系数较高等优势。利用磷酸钆晶体作拉曼介质，通过受激拉曼散射效应能将基频激光波长转换到拉曼激光波长。磷酸钆晶体还能掺入稀土离子使其成为自拉曼激光晶体，同时实现基频激光运转和将基频激光进行拉曼频移的功能。基于磷酸钆晶体的拉曼和自拉曼激光器具有结构紧凑可靠、器件成本低、小型化和方便携带等优点，在医疗、国防、信息和测量等领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本申请一种实施方式中磷酸钆晶体的自发拉曼光谱图；
图2为本申请一种实施方式中基于磷酸钆晶体的拉曼激光器结构图；
图3为本申请一种实施方式中基于稀土离子激活的磷酸钆晶体的自拉曼激光器结构图；
部件和附图标记列表：
部件名称 附图标记 部件名称 附图标记
泵浦源 1 激光增益介质 5
耦合透镜组 2 调Q器件 6
输入镜 3 磷酸钆晶体 7
输出镜 4 稀土离子激活的磷酸钆晶体 8
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
本申请提供的基于磷酸钆晶体的激光器，包括：光源和磷酸钆晶体，所述磷酸钆晶体与所述光源光路连接，输出拉曼激光。
该激光器由光泵浦系统、激光增益介质、拉曼介质和谐振腔组成(如图2)。激光器的光泵浦系统包括出射光能够被激光增益介质有效吸收的光源，以及放置在该光源和激光增益介质之间的光学耦合器；激光器的激光增益介质为稀土离子掺杂的晶体、玻璃或陶瓷材料，在泵浦光激发下实现基频激光的运转；激光器的拉曼介质为GdPO4磷酸钆晶体，该晶体通过受激拉曼散射效应将基频激光波长转换到拉曼激光波长；
激光器的谐振腔由输入和输出镜组成；输入镜上镀有泵浦光波长处透过率高，基频和拉曼激光波长处反射率高的介质膜；输出镜上镀有基频激光波长处反射率高，拉曼激光波长处透过率适当的介质膜。
作为拉曼激光器时，该激光器采用磷酸钆晶体作拉曼介质。
上述激光器中所用拉曼介质为GdPO4磷酸钆晶体，该晶体属于单斜晶系，空间群为P21/n，最强的拉曼频移峰的波数为989cm-1。优选为，能生长为大尺寸的磷酸钆晶体。
该激光器由光泵浦系统、自拉曼激光增益介质和谐振腔组成(如图3)。激光器的光泵浦系统包括出射光能够被自拉曼激光增益介质有效吸收的光源，以及放置在该光源和自拉曼激光增益介质之间的光学耦合器；
激光器的自拉曼激光增益介质为稀土离子激活的GdPO4磷酸钆晶体，该晶体在泵浦光激发下能够同时实现基频激光运转和将基频激光进行拉曼频移的功能，最终输出波长为频移后的自拉曼激光；
激光器的谐振腔由输入和输出镜组成；输入镜上镀有泵浦光波长处透过率高，基频和自拉曼激光波长处反射率高的介质膜；输出镜上镀有基频激光波长处反射率高，自拉曼激光波长处透过率适当的介质膜。
本申请提供的激光器采用稀土离子激活的磷酸钆晶体作自拉曼激光晶体，能使自拉曼激光器更加紧凑且成本更低。
根据本申请，激光器的自拉曼激光增益介质为稀土离子激活的磷酸钆晶体，稀土离子激活的磷酸钆晶体化学式为RxGd1-xPO4，其中R为Pr、Nd、Sm、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb元素中某一元素或若干元素的组合，0.001≤x≤0.4。
优选地，稀土离子激活的磷酸钆晶体中的R为Nd，即NdxGd1-xPO4，其中0.01≤x≤0.05。
优选地，稀土离子激活的磷酸钆晶体中的R为Yb，即YbxGd1-xPO4，其中0.01≤x≤0.1。
优选地，稀土离子激活的磷酸钆晶体中的R为Dy，即DyxGd1-xPO4，其中0.01≤x≤0.05。
优选地，稀土离子激活的磷酸钆晶体中的R为Tm和Ho的组合，即TmxHoyGd1-x-yPO4，其中0.01≤x≤0.2，0≤y≤0.03。
优选地，稀土离子激活的磷酸钆晶体中的R为Er和Yb的组合，即ErxYbyGd1-x-yPO4，其中0.001≤x≤0.03，0≤y≤0.3。
优选地，激光器采用808nm波段的半导体激光泵浦NdxGd1-xPO4晶体，产生1064nm波段的基频激光，该基频激光同时通过NdxGd1-xPO4晶体自身的拉曼频移功能产生1189nm波段的自拉曼激光。
优选地，激光器采用808nm波段的半导体激光泵浦NdxGd1-xPO4晶体，产生1341nm波段的基频激光，该基频激光同时通过NdxGd1-xPO4晶体自身的拉曼频移功能产生1546nm波段的人眼安全自拉曼激光。
优选地，激光器采用976nm波段的半导体激光泵浦YbxGd1-xPO4晶体，产生1042nm波段的基频激光，该基频激光同时通过YbxGd1-xPO4晶体自身的拉曼频移功能产生1161nm波段的自拉曼激光。
优选地，激光器采用450nm或485nm波段的半导体激光泵浦DyxGd1-xPO4晶体，产生572nm波段的基频激光，该基频激光同时通过DyxGd1-xPO4晶体自身的拉曼频移功能产生606nm波段的自拉曼激光。
优选地，激光器采用795nm波段的半导体激光泵浦TmxGd1-xPO4晶体，产生1.9μm波段的基频激光，该基频激光同时通过TmxGd1-xPO4晶体自身的拉曼频移功能产生2.4μm波段的自拉曼激光。
优选地，激光器采用795nm波段的半导体激光泵浦TmxHoyGd1-x-yPO4晶体，产生2.0μm波段的基频激光，该基频激光同时通过TmxHoyGd1-x-yPO4晶体自身的拉曼频移功能产生2.5μm波段的自拉曼激光。
优选地，激光器采用976nm波段的半导体激光泵浦ErxYbyGd1-x-yPO4晶体，产生1.54μm波段的基频激光，该基频激光同时通过ErxYbyGd1-x-yPO4晶体自身的拉曼频移功能产生1.82μm波段的自拉曼激光。
在上述各激光器的谐振腔内放入调Q或锁模器件，实现拉曼或自拉曼脉冲激光输出。所用调Q器件可以为被动调Q片(如Co2+:MgAl2O4晶体、Cr4+:YAG晶体、Cr2+:ZnS晶体、MoS2可饱和吸收体)、声光调Q或电光调Q器件。
在上述各激光器的谐振腔内放入按拉曼激光的倍频相位匹配角切割的非线性光学晶体后，该激光器输出倍频拉曼激光或倍频自拉曼激光。激光器谐振腔的输入镜上镀有泵浦光波长处透过率高，基频激光波长、拉曼激光波长和倍频激光波长处反射率高的介质膜；输出镜上镀有基频激光波长和拉曼激光波长处反射率高，倍频激光波长处透过率高的介质膜。激光器能将拉曼和自拉曼激光波长倍频，并实现倍频后的激光输出。
根据需要本领域技术人员可对输出的自拉曼激光进行倍频产生不同波段的激光，如580.5nm波长的黄光激光。
实施例1
参见图2，本实施例中基于磷酸钆晶体的拉曼激光器包括：泵浦源1、耦合透镜组2、输入镜3、输出镜4、激光增益介质5、调Q器件6、磷酸钆晶体7。泵浦源1产生泵浦光，沿泵浦光传输方向依序设置耦合透镜组2、输入镜3、激光增益介质5、调Q器件6、磷酸钆晶体7和输出镜4。耦合透镜组2、输入镜3、激光增益介质5、调Q器件6、磷酸钆晶体7和输出镜4依序光路连接。该激光器产生脉冲拉曼激光。磷酸钆晶体7的自发拉曼光谱图如图1所示，最强峰为989cm-1。
实施例2
参见图3，本实施例中基于磷酸钆晶体的拉曼激光器包括：泵浦源1、耦合透镜组2、输入镜3、输出镜4、调Q器件6、稀土离子激活的磷酸钆晶体8。泵浦源1产生泵浦光，沿泵浦光传输方向依序设置耦合透镜组2、输入镜3、稀土离子激活的磷酸钆晶体8、调Q器件6和输出镜4。耦合透镜组2、输入镜3、稀土离子激活的磷酸钆晶体8、调Q器件6和输出镜4依序光路连接。该激光器产生脉冲自拉曼激光。
实施例3
本实施例中基于磷酸钆晶体的拉曼激光器与实施例1的区别在于：采用GdPO4晶体作为拉曼介质输出1189nm的拉曼激光。
将GdPO4晶体加工为截面积3×3mm2，厚度为10mm的Y切向样品，将该晶体样品端面抛光后固定在中间有通光孔的铜座上并置于谐振腔中。
谐振腔包括输入镜和输出镜，输入镜为为凹面镜。凹面镜的曲率半径为100mm，在808nm波长处透过率T＝90％，在1064nm和1189nm波长处反射率R＞99.8％。输出镜为平面镜，输出镜在1064nm波长处反射率R＞99.8％，在1189nm处透过率T＝10％。谐振腔的腔长约为50mm。
谐振腔腔内沿泵浦光入射方向依次放置Nd:YAG晶体和GdPO4晶体，利用808nm半导体激光端面泵浦Nd:YAG晶体，该晶体产生的1064nm基频激光在谐振腔内振荡，并利用GdPO4晶体的受激拉曼散射效应产生1189nm的拉曼激光输出。
谐振腔内放入被动调Q片(本实施例中为Cr4+:YAG晶体)，输出1189nm的拉曼脉冲激光。
实施例4
本实施例中基于磷酸钆晶体的拉曼激光器与实施例1的区别在于：采用GdPO4晶体作为拉曼介质输出1547nm的拉曼激光。
将GdPO4晶体加工为截面积3×3mm2，厚度为15mm的Y切向样品，将该晶体样品端面抛光后固定在中间有通光孔的铜座上并置于谐振腔中。
谐振腔包括输入镜和输出镜，输入为凹面镜，镜片曲率半径为200mm，在808nm波长处透过率T＝90％，在1342nm和1547nm波长处反射率R>99.9％；谐振腔输出镜为平面镜，在1342nm波长处反射率R>99.8％，在1064nm波长处透过率T>70％，在1547nm波长处透过率T＝30％；腔长约为60mm。
腔内沿泵浦光传播方向依次放置Nd:YVO4晶体和GdPO4晶体，利用808nm半导体激光端面泵浦Nd:YVO4晶体，该晶体产生的1342nm基频激光在谐振腔内振荡，并利用GdPO4晶体的受激拉曼散射效应产生1547nm的拉曼激光输出。
谐振腔内放入声光调Q器件，输出1547nm的拉曼脉冲激光。
实施例5
本实施例中基于磷酸钆晶体的拉曼激光器与实施例1的区别在于：采用GdPO4晶体作为拉曼介质输出2.37μm的拉曼激光。
将GdPO4晶体加工为截面积3×3mm2，厚度为20mm的Y切向样品，将该晶体样品端面抛光后固定在中间有通光孔的铜座上并置于谐振腔中。
谐振腔包括输入镜和输出镜，输入镜为凹面镜，镜片曲率半径为300mm，在795nm波长处透过率T＝90％，在1.92μm和2.37μm波长处反射率R＞99.8％；谐振腔输出镜为平面镜，在1.92μm波长处反射率R＞99.8％，在2.37μm波长处透过率T＝15％；腔长约为100mm。
腔内沿泵浦光传播方向依次放置Tm:YVO4晶体和GdPO4晶体，利用795nm半导体激光端面泵浦Tm:YVO4晶体，该晶体产生的1.92μm基频激光在谐振腔内振荡，并利用GdPO4晶体的受激拉曼散射效应产生2.37μm的拉曼激光输出。
谐振腔内放入电光调Q器件，输出2.37μm的拉曼脉冲激光。
实施例6
本实施例中基于磷酸钆晶体的拉曼激光器与实施例2的区别在于：采用Nd0.03Gd0.97PO4晶体作为自拉曼激光介质输出1189nm的自拉曼激光。
将Nd0.03Gd0.97PO4晶体加工为截面积3×3mm2，厚度为10mm的Y切向样品，将该晶体样品端面抛光后固定在中间有通光孔的铜座上并置于谐振腔中。
谐振腔包括输入镜和输出镜，输入镜为平面镜，在808nm波长处透过率T＝90％，在1-1.2μm波段反射率R＞99.8％；输出镜是凹面镜，镜片曲率半径为100mm，在1064nm波长处反射率R＞99.8％，在1189nm波长处透过率T＝10％，腔长约为30mm。
谐振腔内放有Nd0.03Gd0.97PO4晶体，利用光纤耦合的808nm半导体激光端面泵浦Nd0.03Gd0.97PO4晶体，该晶体产生的1064nm基频激光在谐振腔内振荡，并利用该晶体自身的受激拉曼散射效应产生1189nm的自拉曼激光输出。
谐振腔内放入电光调Q器件，输出1189nm的自拉曼脉冲激光。
实施例7
本实施例中基于磷酸钆晶体的拉曼激光器与实施例2的区别在于：采用Nd0.03Gd0.97PO4晶体作为自拉曼激光介质，并采用BBO晶体对自拉曼激光波长倍频，输出594.5nm的黄光激光。
将Nd0.03Gd0.97PO4晶体加工为截面积3×3mm2，厚度为10mm的Y切向样品，将该晶体样品端面抛光后固定在中间有通光孔的铜座上并置于谐振腔中。
谐振腔包括输入镜和输出镜，输入镜为平面镜，在808nm波长处透过率T＝90％，在1064nm、1189nm和594.5nm波长处反射率R＞99.8％；输出镜为凹面镜，曲率半径为300mm，在1064nm和1189nm波长处反射率R＞99.8％，在594.5nm处透过率T＝80％；腔长约为100mm。
腔内沿泵浦光入射方向依次放置Nd0.03Gd0.97PO4和BBO晶体(相位匹配角为θ＝21.3°，)，利用光纤耦合的808nm半导体激光端面泵浦Nd0.03Gd0.97PO4晶体，该晶体产生的1064nm基频激光在谐振腔内振荡，并利用该晶体自身的受激拉曼散射效应产生1189nm的自拉曼激光振荡，再利用BBO晶体的倍频效应产生594.5nm的黄光激光输出。
谐振腔内放入声光调Q器件，输出594.5nm的黄光脉冲激光。
实施例8
本实施例中基于磷酸钆晶体的拉曼激光器与实施例2的区别在于：采用Nd0.05Gd0.95PO4晶体作为自拉曼激光介质输出1546nm的自拉曼激光。
将Nd0.05Gd0.95PO4晶体加工为截面积3×3mm2，厚度为15mm的Y切向样品，将该晶体样品端面抛光后固定在中间有通光孔的铜座上并置于谐振腔中。
谐振腔包括输入镜和输出镜，输入镜为平面镜，在808nm波长处透过率T＝95％，在1341nm和1546nm波长处反射率R＞99.8％；输出镜为凹面镜，镜片曲率半径为200mm，在1341nm波长处反射率R＞99.8％，在1064nm波长处透过率T＞70％，在1546nm波长处透过率T＝30％；腔长约为60mm。
利用光纤耦合的808nm半导体激光端面泵浦Nd0.05Gd0.95PO4晶体，该晶体产生的1341nm基频激光在谐振腔内振荡，并利用该晶体自身的受激拉曼散射效应产生1546nm的人眼安全自拉曼激光输出。
谐振腔内放入被动调Q片(Co2+:MgAl2O4晶体)，输出1546nm的自拉曼脉冲激光。
实施例9
本实施例中基于磷酸钆晶体的拉曼激光器与实施例2的区别在于：采用Yb0.1Gd0.9PO4晶体作为自拉曼激光介质输出1161nm的自拉曼激光。
将Yb0.1Gd0.9PO4晶体加工为截面积3×3mm2，厚度为8mm的Y切向样品，将该块状晶体样品端面抛光后固定在中间有通光孔的铜座上并置于谐振腔中。
谐振腔包括输入镜和输出镜，输入镜为平面镜，在976nm波长处透过率T＝90％，在1042nm和1161nm波长处反射率R＞99.8％，谐振腔输出镜为凹面镜，镜片曲率半径为100mm，在1042nm波长处反射率R＞99.8％，在1161nm波长处透过率T＝10％；腔长约为50mm。
利用976nm半导体激光端面泵浦Yb0.1Gd0.9PO4晶体，该晶体产生的1042nm基频激光在谐振腔内振荡，并利用该晶体自身的受激拉曼散射效应产生1161nm的自拉曼激光输出。
谐振腔内放入电光调Q器件，输出1161nm的自拉曼脉冲激光。
实施例10
本实施例中基于磷酸钆晶体的拉曼激光器与实施例2的区别在于：采用Yb0.1Gd0.9PO4晶体作为自拉曼激光介质，并采用BBO晶体对自拉曼激光波长倍频，输出580.5nm的黄光激光。
将Yb0.1Gd0.9PO4晶体加工为截面积3×3mm2，厚度为8mm的Y切向样品，将该晶体样品端面抛光后固定在中间有通光孔的铜座上并置于谐振腔中。
谐振腔包括输入镜和输出镜，输入镜为平面镜，在976nm波长处透过率T＝90％，在1042nm、1161nm和580.5nm波长处反射率R＞99.8％；谐振腔输出镜为凹面镜，镜片曲率半径为300mm，在1042nm和1161nm波长处反射率R＞99.8％，在580.5nm波长处透过率T＝90％；腔长约为100mm。
腔内沿泵浦光传播方向依次放置Yb0.1Gd0.9PO4和BBO晶体(相位匹配角为θ＝21.6°，)，利用976nm半导体激光端面泵浦Yb0.1Gd0.9PO4晶体，该晶体产生的1042nm基频激光在谐振腔内振荡，并利用该晶体自身的受激拉曼散射效应产生1161nm的自拉曼激光输出，再利用BBO晶体的倍频效应后输出580.5nm的黄光激光。
谐振腔内放入被动调Q片(Cr4+:YAG晶体)，输出580.5nm的黄光脉冲激光。
实施例11
本实施例中基于磷酸钆晶体的拉曼激光器与实施例2的区别在于：采用Dy0.01Gd0.99PO4晶体作为自拉曼激光介质输出606nm的自拉曼激光。
将Dy0.01Gd0.99PO4晶体加工为截面积3×3mm2，厚度为15mm的Y切向样品，将该块状晶体样品端面抛光后固定在中间有通光孔的铜座上并置于谐振腔中。
谐振腔包括输入镜和输出镜，输入镜为平面镜，在450nm波长处透过率T＝90％，在572nm和606nm波长处反射率R＞99.8％；谐振腔输出镜为凹面镜，镜片曲率半径为200mm，在572nm波长处反射率R＞99.8％，在606nm波长处透过率T＝45％；腔长约为50mm。
利用450nm半导体激光端面泵浦Dy0.01Gd0.99PO4晶体，该晶体产生的572nm基频激光在谐振腔内振荡，通过该晶体自身的受激拉曼散射效应输出606nm的自拉曼激光。
谐振腔内放入被动调Q片(MoS2可饱和吸收体)，输出606nm的自拉曼脉冲激光。
实施例12
本实施例中基于磷酸钆晶体的拉曼激光器与实施例2的区别在于：采用Tm0.06Gd0.94PO4晶体作为自拉曼激光介质输出2.4μm的自拉曼激光。
将Tm0.06Gd0.94PO4晶体加工为截面积3×3mm2，厚度为20mm的Y切向样品，将该块状晶体样品端面抛光后固定在中间有通光孔的铜座上并置于谐振腔中。
谐振腔包括输入镜和输出镜，输入镜为平面镜，在795nm波长处透过率T＝90％，1.9μm和2.4μm波段处反射率R＞99.8％；谐振腔输出镜为凹面镜，镜片曲率半径为200mm，在1.9μm波段处反射率R＞99.8％，在2.4μm波段处透过率T＝20％；腔长约为60mm。
利用795nm半导体激光端面泵浦Tm0.06Gd0.94PO4晶体，该晶体产生的1.9μm基频激光在谐振腔内振荡，并利用该晶体自身的受激拉曼散射效应产生2.4μm的自拉曼激光输出。
谐振腔内放入声光调Q器件，输出2.4μm的自拉曼脉冲激光。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种基于磷酸钆晶体的激光器，其特征在于，包括：光源和磷酸钆晶体，所述光源与所述磷酸钆晶体光路连接，输出拉曼激光。
2.根据权利要求1所述的基于磷酸钆晶体的激光器，其特征在于，所述磷酸钆晶体的拉曼频移峰中最强峰波数为989cm-1。
3.根据权利要求1所述的基于磷酸钆晶体的激光器，其特征在于，所述磷酸钆晶体属于单斜晶系，空间群为P21/n。
4.根据权利要求1所述的基于磷酸钆晶体的激光器，其特征在于，包括：光泵浦系统、激光增益介质、拉曼介质和谐振腔；所述光泵浦系统包括能够被所述激光增益介质有效吸收的泵浦源以及放置在该泵浦源和激光增益介质之间的光学耦合器；
所述拉曼介质为所述磷酸钆晶体；
所述激光增益介质和所述拉曼介质放置于所述谐振腔内并沿泵浦光束传输方向依序光路连接；
所述激光增益介质为稀土离子激活的激光晶体、玻璃或陶瓷材料；
所述谐振腔包括输入镜和输出镜，所述输入镜上镀第一介质膜，所述第一介质膜对所述泵浦光波段范围的光束透过率大于等于90％，所述第一介质膜对基频激光波段和拉曼激光波段范围光束反射率大于等于99.8％；
所述输出镜上镀第二介质膜，所述第二介质膜对基频激光波段光束反射率大于等于99.8％，所述第二介质膜对拉曼激光波段光束透过率范围为5～50％。
5.根据权利要求1所述的基于磷酸钆晶体的激光器，其特征在于，所述磷酸钆晶体为采用稀土离子激活的所述磷酸钆晶体时，稀土离子激活的磷酸钆晶体作为自拉曼激光增益介质，产生所述拉曼激光为自拉曼激光。
6.根据权利要求5所述的基于磷酸钆晶体的激光器，其特征在于，包括：光泵浦系统、自拉曼激光增益介质和谐振腔；所述光泵浦系统包括能够被所述自拉曼激光增益介质有效吸收的泵浦源以及放置在该泵浦源和自拉曼激光增益介质之间的光学耦合器；
所述自拉曼激光增益介质为采用稀土离子激活的所述磷酸钆晶体；
所述自拉曼激光增益介质放置于所述谐振腔内；
所述谐振腔包括输入镜和输出镜，所述输入镜上镀第三介质膜，所述第三介质膜对所述泵浦源波段范围的光束透过率大于等于90％，所述第三介质膜对基频激光波段和自拉曼激光波段范围光束反射率大于等于99.8％；
所述输出镜上镀第四介质膜，所述第四介质膜对基频激光波段光束反射率大于等于99.8％，所述第四介质膜对自拉曼激光波段光束透过率范围为5～95％。
7.根据权利要求5所述的基于磷酸钆晶体的激光器，其特征在于，采用稀土离子激活的所述磷酸钆晶体化学式为RxGd1-xPO4，其中，R选自Pr、Nd、Sm、Tb、Dy、Ho、Er、Tm或Yb元素中的至少一种，x满足0.001≤x≤0.4；
更优选地，采用稀土离子激活的所述磷酸钆晶体化学式为NdxGd1-xPO4，x满足0.01≤x≤0.05；
更优选地，采用稀土离子激活的所述磷酸钆晶体化学式为YbxGd1-xPO4，x满足0.01≤x≤0.1；
更优选地，采用稀土离子激活的所述磷酸钆晶体化学式为DyxGd1-xPO4，x满足0.01≤x≤0.05；
更优选地，采用稀土离子激活的所述磷酸钆晶体化学式为TmxHoyGd1-x-yPO4，0.01≤x≤0.2，0≤y≤0.03；
更优选地，采用稀土离子激活的所述磷酸钆晶体化学式为ErxYbyGd1-x-yPO4，x、y同时满足：0.001≤x≤0.03，0≤y≤0.3。
8.根据权利要求1所述的基于磷酸钆晶体的激光器，其特征在于，所述激光器采用808nm波段的半导体激光泵浦NdxGd1-xPO4晶体，产生1064nm波段的基频激光；
所述磷酸钆晶体为稀土离子激活的磷酸钆晶体，化学式为NdxGd1-xPO4；
所述基频激光入射所述稀土离子激活的磷酸钆晶体后产生1189nm波段的自拉曼激光；
优选地，所述激光器采用808nm波段的半导体激光泵浦NdxGd1-xPO4晶体，产生1341nm波段的基频激光，x满足0.001≤x≤0.4；
所述磷酸钆晶体为稀土离子激活的磷酸钆晶体，化学式为NdxGd1-xPO4；
所述基频激光入射所述稀土离子激活的磷酸钆晶体后产生1546nm波段的自拉曼激光；
优选地，所述激光器为采用976nm波段的半导体激光泵浦YbxGd1-xPO4晶体，产生1042nm波段的基频激光，x满足0.001≤x≤0.4；
所述磷酸钆晶体为稀土离子激活的磷酸钆晶体，化学式为YbxGd1-xPO4；
所述基频激光入射所述稀土离子激活的磷酸钆晶体后产生1161nm波段的自拉曼激光；
优选地，所述激光器采用450nm或485nm波段的半导体激光泵浦DyxGd1-xPO4晶体，产生572nm波段的基频激光，x满足0.001≤x≤0.4；
所述磷酸钆晶体为稀土离子激活的磷酸钆晶体，化学式为DyxGd1-xPO4；
所述基频激光入射所述稀土离子激活的磷酸钆晶体后产生606nm波段的自拉曼激光；
优选地，所述激光器采用795nm波段的半导体激光泵浦TmxGd1-xPO4晶体，产生1.9μm波段的基频激光，x满足0.001≤x≤0.4；
所述磷酸钆晶体为稀土离子激活的磷酸钆晶体，化学式为TmxGd1-xPO4；
所述基频激光入射所述磷酸钆晶体后产生2.4μm波段的自拉曼激光；
优选地，所述激光器采用795nm波段的半导体激光泵浦TmxHoyGd1-x-yPO4晶体，产生2.0μm波段的基频激光，x、y同时满足：0.001≤x≤0.03，0≤y≤0.3；
所述磷酸钆晶体为稀土离子激活的磷酸钆晶体，化学式为TmxHoyGd1-x-yPO4；
所述基频激光入射所述磷酸钆晶体后产生2.5μm波段的自拉曼激光；
优选地，所述激光器采用976nm波段的半导体激光泵浦ErxYbyGd1-x-yPO4晶体，产生1.54μm波段的基频激光，x、y同时满足：0.001≤x≤0.03，0≤y≤0.3；
所述磷酸钆晶体为稀土离子激活的磷酸钆晶体，化学式为ErxYbyGd1-x-yPO4；
所述基频激光入射所述磷酸钆晶体后产生1.82μm波段的自拉曼激光。
9.根据权利要求1所述的基于磷酸钆晶体的激光器，其特征在于，包括：脉冲器件，所述脉冲器件设置于所述激光器内并与所述磷酸钆晶体光路连接，所述激光器输出脉冲拉曼激光或脉冲自拉曼激光；
优选地，所述脉冲器件为调Q或锁模器件。
10.根据权利要求1所述的基于磷酸钆晶体的激光器，其特征在于，包括：非线性光学晶体，所述非线性光学晶体设置于所述激光器内并与所述磷酸钆晶体光路连接，所述激光器输出倍频拉曼激光或倍频自拉曼激光；
优选地，所述非线性光学晶体按拉曼激光倍频相位匹配角切割。
CN201910353115.1A 2019-04-29 2019-04-29 基于磷酸钆晶体的激光器 Active CN110048300B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910353115.1A CN110048300B (zh) 2019-04-29 2019-04-29 基于磷酸钆晶体的激光器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910353115.1A CN110048300B (zh) 2019-04-29 2019-04-29 基于磷酸钆晶体的激光器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110048300A true CN110048300A (zh) 2019-07-23
CN110048300B CN110048300B (zh) 2020-04-07

Family

ID=67280213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910353115.1A Active CN110048300B (zh) 2019-04-29 2019-04-29 基于磷酸钆晶体的激光器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110048300B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110589787A (zh) * 2019-10-22 2019-12-20 中国人民解放军国防科技大学 一种镍磷硫二维材料及其合成与应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6647034B1 (en) * 2001-04-30 2003-11-11 Sandia Corporation Method to improve optical parametric oscillator beam quality
CN101308991A (zh) * 2008-06-30 2008-11-19 山东大学 耦合腔式拉曼倍频全固体黄光激光器
CN101540473A (zh) * 2009-04-27 2009-09-23 山东大学 温度调谐型固体拉曼激光器
US20140099798A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 Asm Ip Holding B.V. UV-Curing Apparatus Provided With Wavelength-Tuned Excimer Lamp and Method of Processing Semiconductor Substrate Using Same
CN105271151A (zh) * 2015-11-24 2016-01-27 青岛大学 一种磷酸钆纳米材料的制备方法
CN106169696A (zh) * 2016-08-29 2016-11-30 暨南大学 一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器
CN109295497A (zh) * 2017-07-24 2019-02-01 中国科学院福建物质结构研究所 一种磷酸钆晶体及其生长方法和用途

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6647034B1 (en) * 2001-04-30 2003-11-11 Sandia Corporation Method to improve optical parametric oscillator beam quality
CN101308991A (zh) * 2008-06-30 2008-11-19 山东大学 耦合腔式拉曼倍频全固体黄光激光器
CN101540473A (zh) * 2009-04-27 2009-09-23 山东大学 温度调谐型固体拉曼激光器
US20140099798A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 Asm Ip Holding B.V. UV-Curing Apparatus Provided With Wavelength-Tuned Excimer Lamp and Method of Processing Semiconductor Substrate Using Same
CN105271151A (zh) * 2015-11-24 2016-01-27 青岛大学 一种磷酸钆纳米材料的制备方法
CN106169696A (zh) * 2016-08-29 2016-11-30 暨南大学 一种基于受激拉曼散射效应的可连续调谐激光器
CN109295497A (zh) * 2017-07-24 2019-02-01 中国科学院福建物质结构研究所 一种磷酸钆晶体及其生长方法和用途

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
E.N. SILVA等: "Vibrational spectra of monazite-type rare-earth orthophosphates", 《OPTICAL MATERIALS》 *
金鸿等: "两种形貌GdPO4纳米粒子的制备和光学性质研究", 《化学研究及应用》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110589787A (zh) * 2019-10-22 2019-12-20 中国人民解放军国防科技大学 一种镍磷硫二维材料及其合成与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN110048300B (zh) 2020-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhao et al. 87 fs mode-locked Tm, Ho: CaYAlO 4 laser at∼ 2043 nm
Pan et al. Generation of 84-fs pulses from a mode-locked Tm: CNNGG disordered garnet crystal laser
US6301275B2 (en) Self-frequency doubled Nd-doped YCOB laser
Zhao et al. 67-fs pulse generation from a mode-locked Tm, Ho: CLNGG laser at 2083 nm
JPH09502054A (ja) 深青色のマイクロレーザー
US5677921A (en) Ytterbium-doped borate fluoride laser crystals and lasers
CN105063755B (zh) 铒离子激活的焦硅酸盐晶体及其1.55微米波段固体激光器件
Jambunathan et al. Continuous-wave co-lasing in a monoclinic co-doped (Ho, Tm): KLu (WO4) 2 crystal
CN105633786A (zh) 一种多波长全固态黄光激光器
CN107086430A (zh) 一种三倍频紫外激光器
CN110546565A (zh) 基于多晶介质中的随机相位匹配的光学参量器件
CN106532423B (zh) 一种共振泵浦1.5-1.6微米波段固体激光器
Von Brunn et al. Efficient laser operation of Nd3+: Lu2O3 at various wavelengths between 917 nm and 1463 nm
Bourdet Comparison of pulse amplification performances in longitudinally pumped ytterbium doped materials
CN110048300A (zh) 基于磷酸钆晶体的激光器
CN103151699A (zh) 一种535nm全固态倍频激光器
CN105244760A (zh) 铒、镱和铈离子掺杂的正硅酸盐晶体及其激光器件
US7627008B2 (en) Laser apparatus and method for harmonic beam generation
Wang et al. Repetitively Q-switched laser operation of a miniature Yb: LuPO 4 crystal rod
CN101499612B (zh) 一种自倍频近红外固体激光器
CN108923236A (zh) 一种基于钕离子掺杂的钒酸盐晶体激光器
Li et al. High-power dual-polarization laser operation of Yb: LaCa4O (BO3) 3 crystal
CN101588009B (zh) 一类掺杂铒、镱和铈离子的钨酸盐激光晶体及其用途
CN102208735B (zh) 一种基于稀土激活硼钼酸盐晶体的太赫兹激光器
CN104577701A (zh) 1.55微米波段铒镱双掺磷酸盐晶体激光器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant