CN1116723C - 双波长振荡被动双调q激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种激光二极管泵浦双波长振荡被动双调Q激光器，由半导体激光器1，光耦合器2，激光晶体3，饱和吸收被动调Q开关4，输出腔镜5，晶体6组成，晶体3所辐射的波长1和饱和吸收被动调Q开关4所辐射的波长2同时形成激光振荡。可以克服现有被动调Q激光器形成脉冲宽度较宽的问题。这种激光器在腔内形成巨脉冲，能大大提高腔内倍频效率，由于采用被动调Q，使得激光器结构小型化微型化，无需庞大复杂的调Q高压电源。
Description
本发明涉及光电子器件领域，尤其涉及一种被动调Q激光器。
被动调Q激光器，是一种新的调Q技术，它将一块可饱和吸收元件插入激光谐振腔，实现腔内损耗调制，从而达到调Q的目的，目前吸收元件主要是色心激光晶体(如F2-：LiF)、或某种激光晶体(如Cr4+：YAG)，由于这些吸收元件是靠自发辐射跃迁实现上能级倒空，所以损耗调制的后沿不够陡，这样腔内形成的巨脉冲宽度就不够窄，大约是数拾纳秒到一百多纳秒。文献：“激光二极管直接耦合泵浦的Nd：YVO4激光器连续运转和高重复频率的调Q运转”(作者：王军民，李瑞宁等，中国激光，第23卷，第12期，1996年12月，P1057页)介绍了一种采用Cr4+：YAG作为饱和吸收元件的被动调Q单波长振荡激光器；文献：“passive Q switching of a diode-pumped Nd：YAG Laserwith a saturable absorber”(作者：Jeffrey A.Morris和CliffordR.Pollck；期刊：Optical Letter April 15，1990/Vol15，No 8P440)中，介绍了色心激光晶体(F2 -：LiF晶体)作为饱和吸收体的被动调Q单波长振荡激光器。被动调Q激光器与主动调Q激光器相比，其主要优点是省去了庞大而复杂的高压电源系统，降低了造价缩小了体积。
本发明的目的，在于提供一种双波长振荡被动双调Q激光器，克服现有被动调Q激光器形成脉冲宽度较宽的问题。
实现本发明的技术方案是，半导体激光二极管(LD)1，经光束耦合器2，将泵浦光耦合进激光晶体3，晶体3在靠近耦合器2的端面A上，镀泵浦光增透、激光波长全反的介质膜，作为激光腔后腔镜，晶体4是被动调Q开关，被动调Q开关可以用Cr4+：YAG晶体、或F2 -：LiF晶体、或Co2+：MgF2晶体、或Co2+：KMgF3晶体、或Ni2+：MgO晶体、或Ni2+：KMgF3晶体、或Ni2+：MgF2晶体、或Ni2+：MnF2晶体、或Cr：Ho：Tm：YAG晶体、或Ho：YAG晶体、或Er：YAG晶体、或Tm：YAG晶体等制成；晶体4吸收了激光晶体3的光辐射后，在其他波段也会有自发辐射，(为了称呼方便，这里我们规定激光晶体3的光辐射波长为波长1，晶体4的光辐射波长为波长2)使晶体4在其辐射波段(波长2)也形成激光振荡，就可以缩短饱和元件上能级的倒空时间，使得调制后沿变陡，这样主振荡激光晶体输出的激光(波长1)脉冲变窄。在连续调Q的情况下，主振荡激光晶体形成连续调Q激光，对于饱和元件而言，是泵浦调制的调Q，故而饱和元件在其谐振腔内也形成调Q输出(波长2)，从而成为双波长振荡被动双调Q激光器。在激光腔内还可以加入一块二阶非线性光学晶体6，晶体6是用于倍频或混频的二阶非线性光学晶体，可以是KTP(KTiOPO4)晶体、或LBO(LiB3O5)晶体、或LN(LiNbO3)晶体、或Mg：LiNbO3晶体、或Fe：LiNbO3晶体、或α-LiIO3晶体、或BBO(β-BaB2O4)晶体、或KD*P(KD2PO4)晶体。
采用使被动调Q开关饱和元件，在其辐射波段(波长2)也形成激光振荡，以缩短饱和元件上能级的倒空时间的方法，使得调制后沿变陡，这样主振荡激光晶体输出的激光(波长1)脉冲变窄，从而提高激光的峰值功率，这对使用二阶非线性光学晶体进行光频率转换是非常有利的。
附图是双波长振荡被动双调Q激光器的示意图，其中1是激光二极管，2是光束耦合器，3是激光晶体，4是被动调Q开关，5是平面或球面镜，6是倍频或混频的二阶非线性光学晶体。
实施例1，如附图所示，1是激光二极管(LD)，中心波长808nm输出功率1W；2是光束耦合器，3是YVO4激光晶体，光束耦合器2将泵浦光耦合进YVO4激光晶体，YVO4晶体A面镀泵浦光增透和晶体3(YVO4晶体)振荡波长1(1.064微米)全反的介质膜，作为振荡波长1的后腔镜；4是Cr4+：YAG晶体，它作为饱和吸收型晶体被动调Q开关，其表面B(靠近YVO4晶体的表面)镀YVO4晶体振荡波长1(1.064微米)增透，Cr4+：YAG晶体振荡波长2(1.37微米)全反的介质膜作为振荡波长2的后腔镜，Cr4+：YAG晶体的另一表面C(距YVO4晶体较远的哪个表面)镀YVO4晶体振荡波长1增透和Cr4+：YAG晶体振荡波长2部分反射部分透过的介质膜；输出镜5(平面或球面镜)镀YVO4晶体振荡波长1(1.064微米)的部分反射部分透过和Cr4+：YAG晶体振荡波长2(1.37微米)增透的介质膜，做为波长1的谐振腔的输出腔镜。
实施例2：如附图所示，1是激光二极管(LD)，中心波长808nm输出功率1W；2是光束耦合器，3是YVO4激光晶体，4是Cr4+：YAG晶体，它作为饱和吸收型晶体被动调Q开关，光束耦合器2将泵浦光耦合进YVO4激光晶体，YVO4激光晶体在靠近耦合器的端面A，镀泵浦光波长增透，YVO4激光晶体振荡波长1(1.064微米)和Cr4+：YAG晶体振荡波长2(1.37微米)全反的介质膜，做为振荡波长-1(1.064微米)和振荡波长2(1.37微米)共同的后腔镜，亦即饱和吸收体晶体4的振荡波长2(1.37微米)的后腔镜和激光晶体3的振荡波长1(1.064微米)的后腔镜重合，而Cr4+：YAG晶体的B端面(靠近YVO4晶体的端面)镀振荡波长1(1.064微米)和振荡波长2(1.37微米)增透介质膜，Cr4+：YAG晶体的另一表面C(距YVO4晶体较远的那个表面)镀YVO4晶体振荡波长1增透和Cr4+：YAG晶体振荡波长2(1.37微米)部分反射部分透过的介质膜；输出镜5(平面或球面镜)镀YVO4晶体振荡波长1(1.064微米)的部分反射部分透过和Cr4+：YAG晶体振荡波长2(1.37微米)增透的介质膜，做为波长1的谐振腔的输出腔镜。
实施例3：如附图所示，1是激光二极管(LD)，中心波长808nm输出功率1W；2是光束耦合器，3是YVO4激光晶体，4是Cr4+：YAG晶体，它作为饱和吸收型晶体被动调Q开关，光束耦合器2将泵浦光耦合进YVO4激光晶体，YVO4激光晶体在靠近耦合器的端面A，镀泵浦光波长增透，YVO4激光晶体振荡波长1(1.064微米)和Cr4+：YAG晶体振荡波长2(1.37微米)全反的介质膜，做为振荡波长1和振荡波长2共同的后腔镜，亦即饱和吸收体晶体4的振荡波长2的后腔镜和激光晶体3的振荡波长1的后腔镜重合，而Cr4+：YAG晶体的B端面(靠近YVO4晶体的端面)镀振荡波长1和振荡波长2增透介质膜，Cr4+：YAG晶体的另一表面C(距YVO4晶体较远的哪个表面)也镀YVO4晶体振荡波长1和Cr4+：YAG晶体振荡波长2增透介质膜；输出镜5(平面或球面镜)镀YVO4晶体晶体振荡波长1(1.064微米)和Cr4+：YAG晶体振荡波长2(1.37微米)的部分反射部分透过介质膜，做为波长1和振荡波长2共同的谐振腔输出腔镜。
实施例4，如附图所示，1是激光二极管(LD)，中心波长808nm输出功率1W；2是光束耦合器，3是YVO4激光晶体，光束耦合器2将泵浦光耦合进YVO4激光晶体，YVO4晶体A面镀泵浦光增透和晶体3(YVO4晶体)振荡波长1(1.064微米)全反的介质膜，作为振荡波长1的后腔镜；4是Cr4+：YAG晶体，它作为饱和吸收型晶体被动调Q开关，其表面B(靠近YVO4晶体的表面)镀YVO4晶体振荡波长1(1.064微米)增透，Cr4+：YAG晶体振荡波长2(1.37微米)全反的介质膜作为振荡波长2的后腔镜，Cr4+：YAG晶体的另一表面C(距YVO4晶体较远的哪个表面)镀YVO4晶体振荡波长1增透和Cr4+：YAG晶体振荡波长2增透的介质膜；输出镜5(平面或球面镜)镀YVO4晶体晶体振荡波长1(1.064微米)和Cr4+：YAG晶体振荡波长2(1.37微米)的部分反射部分透过介质膜，做为波长1和振荡波长2共同的谐振腔输出腔镜。
Claims (10)
1.一种双波长振荡被动双调Q激光器，由半导体激光二极管(LD)(1)，光束耦合器(2)，激光晶体(3)，饱和吸收被动调Q开关(4)，输出腔镜(5)组成，其特征在于，从半导体激光二极管(1)输出的泵浦光经光束耦合器(2)耦合进激光晶体(3)，激光晶体(3)在靠近光束耦合器(2)的端面A上镀泵浦光增透和激光波长全反的介质膜，作为激光腔后腔镜；晶体(4)是被动调Q开关，它吸收了激光晶体(3)的光辐射波长1即1.064微米后，在其辐射波长2即1.37微米也形成激光振荡；通过激光晶体(3)靠近光束耦合器(2)的端面A和晶体(4)靠近激光晶体(3)的端面B以及晶体(4)的另一端面C上镀制的不同介质膜而形成不同的谐振腔，实现激光晶体(3)所辐射的波长1和饱和吸收被动调Q开关(4)所辐射的波长2同时形成激光振荡。
2.如权利要求1所述的双波长振荡被动双调Q激光器，其特征在于，激光晶体(3)辐射波长1的光，在激光晶体(3)的靠近光束耦合器(2)的端面A和输出腔镜(5)之间形成激光振荡，其中A面镀泵浦光增透和激光波长全反的介质膜、输出腔镜(5)镀辐射波长1部分反射部分透过和辐射波长2增透的介质膜。
3.如权利要求1所述的双波长振荡被动双调Q激光器，其特征在于，被动调Q开关(4)所辐射波长2的光，在被动调Q开关(4)靠近激光晶体(3)的端面B和被动调Q开关(4)的另一端面C之间形成激光振荡，其中B面镀辐射波长1增透和辐射波长2全反的介质膜、C面镀辐射波长1增透和辐射波长2部分反射部分透过的介质膜。
4.如权利要求1所述的双波长振荡被动双调Q激光器，其特征在于，被动调Q开关(4)所辐射波长2的光，在激光晶体(3)靠近光束耦合器(2)的端面A和被动调Q开关(4)的另一端面C之间形成激光振荡，其中A面镀泵浦光增透和激光波长全反的介质膜、C面镀辐射波长1增透和辐射波长2部分反射部分透过的介质膜。
5.如权利要求1所述的双波长振荡被动双调Q激光器，其特征在于，被动调Q开关(4)所辐射波长2的光，在激光晶体(3)靠近光束耦合器(2)的端面A和腔镜(5)之间形成激光振荡，其中A面镀泵浦光增透和激光波长全反的介质膜、腔镜(5)镀辐射波长1和辐射波长2部分反射部分透过的介质膜。
6.如权利要求1或2所述的双波长振荡被动双调Q激光器，其特征在于，被动调Q开关(4)所辐射波长2的光，在被动调Q开关(4)靠近激光晶体(3)的端面B面和腔镜(5)之间形成激光振荡，其中B面镀辐射波长1增透和辐射波长2全反的介质膜、腔镜(5)镀辐射波长1部分反射部分透过和辐射波长2增透的介质膜。
7.如权利要求1所述的双波长振荡被动双调Q激光器，其特征在于，被动调Q开关(4)用Cr4+：YAG晶体制成。
8.如权利要求1所述的双波长振荡被动双调Q激光器，其特征在于，被动调Q开关(4)用F2 -：LiF晶体、Co2+：MgF2晶体、Co2+：KMgF3晶体、Ni2+：MgO晶体、Ni2+：KMgF3晶体、Ni2+：MgF2晶体、Ni2+：MnF2晶体、Cr：Ho：Tm：YAG晶体、Ho：YAG晶体、Er：YAG晶体或Tm：YAG晶体制成。
9.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的双波长振荡被动双调Q激光器，其特征在于，在激光晶体(3)和腔镜(5)之间有一块二阶非线性光学晶体(6)。
10.如权利要求9所述的双波长振荡被动双调Q激光器，其特征在于，二阶非线性光学晶体(6)是KTiOPO4晶体、LiB3O5晶体、LiNbO3晶体、Mg：LiNbO3晶体、Fe：LiNbO3晶体、α-LiIO3晶体、β-BaB2O4晶体或KD2PO4晶体。
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