CN111934182A - 基于腔内键合结构可饱和吸收镜设计的被动调q多色激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于腔内键合结构可饱和吸收镜设计的被动调Q多色激光器，包括机体，所述机体内从左至右依次设置有泵浦源、全反镜片、掺钕钒酸钇晶体、键合结构可饱和吸收镜、BBO晶体和输出镜片，所述全反镜片与输出镜片之间组成振荡腔，所述泵浦源、全反镜片、掺钕钒酸钇晶体、键合结构可饱和吸收镜、BBO晶体和输出镜片的轴向中心线重合放置，所述BBO晶体底部设置有水平旋转调节台，通过微调旋转放置BBO晶体，使得BBO晶体的通光方向与对应波长输出所需相位匹配角度一致。上述技术方案，结构设计合理、所需的光学元件较少，可以大大降低成本，系统稳定性好，操作方便，实用性好。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术应用技术领域，具体涉及一种基于腔内键合结构可饱和吸收镜设计的被动调Q多色激光器。
背景技术
可见光激光在激光显示、激光医疗、生物光子学等领域都具有重要应用。特别在医疗光动力学疗法、生物光子学、多光谱成像等领域经常需要多种颜色的可见光来实现不同目的。在医疗领域，如眼底病激光治疗针对不同眼底疾病、不同眼底部位、不同屈光间质状况，选用不同颜色激光来实现最佳的诊治效果；肿瘤的光动力学疗法通过蓝、绿、黄、红激光激发光敏剂实现选择性消除病变；
此外，多波长可见光激光在拉曼光谱分析、大气遥感和激光雷达等民用、国防高技术领域也具有重要应用价值和广阔的市场前景。
目前市场上的多波长可见光激光器(多色激光器)都采用多台单波长的可见光激光集成实现，需要相对复杂的光机械耦合系统，使得系统复杂、稳定性差，同时影响使用寿命。现有的利用拉曼技术结合选择性混频可实现多色激光器，一般采用主动调Q的Q开关(如声光Q开关或电光Q开关)实现脉冲激光运转，相关器件比较大，而且外置驱动控制，相对于采用声光调Q、电光调Q等主动调Q技术，被动调Q激光器由于具有结构简单、成本低、使用方便、不需要外加复杂的驱动电源装置等优点，吸引了研究人员广泛的关注。
被动调Q通常在激光腔内加入具有可饱和吸收特性的材料(如晶体、染料等)实现激光腔内增益的周期性调制，从而实现激光调Q的目的。由于可饱和吸收特性的材料在工作过程中需要吸收光达到可饱和吸收的目的，会产生热，导致系统不稳定，实用性差，所以，散热是被动调Q需要重点考虑的因数。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构设计合理、所需的光学元件较少、可以降低成本、系统稳定性好且实用性好的基于腔内键合结构可饱和吸收镜设计的被动调Q多色激光器。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于腔内键合结构可饱和吸收镜设计的被动调Q多色激光器，包括机体，所述机体内从左至右依次设置有泵浦源、全反镜片、掺钕钒酸钇晶体、键合结构可饱和吸收镜、BBO晶体和输出镜片，所述全反镜片与输出镜片之间组成振荡腔，所述泵浦源、全反镜片、掺钕钒酸钇晶体、键合结构可饱和吸收镜、BBO晶体和输出镜片的轴向中心线重合放置，所述BBO晶体底部设置有水平旋转调节台，通过微调旋转放置BBO晶体，使得BBO晶体的通光方向与对应波长输出所需相位匹配角度一致。
本发明进一步设置为：所述全反镜片上镀有从1.06微米到1.32微米波段激光的高反膜；输出镜片上镀有从1.06微米到1.32微米波段激光的高反膜和从0.53微米到0.66微米波段激光的高透膜。
本发明还进一步设置为：所述泵浦源为输出波长为808纳米或者880纳米的半导体激光器。
本发明还进一步设置为：所述BBO晶体通光面为通光面垂直方向为与BBO晶体Z轴成20°到23°的角度切割而成。
本发明还进一步设置为：所述水平旋转调节台的旋转角度为正负3度。
本发明还进一步设置为：所述键合结构可饱和吸收镜是采用Cr4+:YAG晶体与纯YAG晶体键合实现，同时Cr4+:YAG晶体未键合端面镀对1.06微米到1.32微米波段高透过率的介质膜，纯YAG晶体未键合端面镀从1.06微米到1.32微米波段激光的增透膜和从0.56微米到0.62微米波段激光高反射的介质膜。
本发明的优点是：与现有技术相比，本发明结构设置更加合理，本发明结构设置设计了键合结构可饱和吸收镜来实现对激光腔内增益的调制，获得脉冲激光运转，结合纯YAG晶体未键合端面的介质膜用来反射反方向传输的可见波段激光，减少腔内耦合腔镜的使用，从而是激光腔更紧凑，减少插入损耗。结构设计合理、所需的光学元件较少，可以大大降低成本，系统稳定性好，操作方便，实用性好。
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明实施例的光路原理图；
图2为本发明实施例键合结构可饱和吸收镜的结构示意图。
具体实施方式
在本实施例的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1和图2，本发明公开的一种基于腔内键合结构可饱和吸收镜设计的被动调Q多色激光器，包括机体，所述机体内从左至右依次设置有泵浦源1、全反镜片2、掺钕钒酸钇晶体3、键合结构可饱和吸收镜4、BBO晶体5和输出镜片6，所述全反镜片2与输出镜片6之间组成振荡腔，所述泵浦源1、全反镜片2、掺钕钒酸钇晶体3、键合结构可饱和吸收镜4、BBO晶体5和输出镜片6的轴向中心线重合放置，所述BBO晶体5底部设置有水平旋转调节台7，通过微调旋转放置BBO晶体5，使得BBO晶体5的通光方向与对应波长输出所需相位匹配角度一致。
作为优选的，所述全反镜片2与输出镜片6组成了基频光和各阶斯托斯光的振荡腔，实现基频激光、一阶斯托克斯光和二阶斯托克斯光同时在振荡腔内振荡；
通过微调旋转放置BBO晶体5，使得BBO晶体5的通光方向与对应波长输出所需相位匹配角度一致，从而选择实现激光谐振腔内对应基频光或各阶斯托克斯光的混频，对应输出不同波长的可见波段激光。
作为优选的，所述键合结构可饱和吸收镜4是采用Cr4+:YAG晶体41与纯YAG晶体42键合实现，同时Cr4+:YAG晶体41未键合端面镀对1.06微米到1.32微米波段高透过率的介质膜，纯YAG晶体42未键合端面镀从1.06微米到1.32微米波段激光的增透膜和从0.56微米到0.62微米波段激光高反射的介质膜。
所述全反镜片2上镀有从1.06微米到1.32微米波段激光的高反膜；输出镜片6上镀有从1.06微米到1.32微米波段激光的高反膜和从0.53微米到0.66微米波段激光的高透膜。
所述泵浦源1为输出波长为808纳米或者880纳米的半导体激光器。
所述BBO晶体5通光面为通光面垂直方向为与BBO晶体5Z轴成20°到23°的角度切割而成。
所述水平旋转调节台7的旋转角度为正负3度。
实际应用时，在泵浦源作用下，掺钕钒酸钇晶体在全反镜片和输出镜片组成的腔内形成1.06微米波段的基频光，并不断地振荡加强；当基频光强度达到掺钕钒酸钇晶体的拉曼转换阈值时，部分1.06微米波段的基频光通过一次拉曼频移产生1.18微米波段的一阶斯托克斯光，同时在全反镜片和输出镜片组成的腔内振荡加强；当1.18微米波段的一阶斯托克斯光的强度达到掺钕钒酸钇晶体的拉曼转换阈值时，部分1.18微米波段的一阶斯托克斯光再次通过拉曼频移产生1.31微米波段的二阶斯托克斯光，也在全反镜片和输出镜片组成的腔内振荡加强。所以在全反镜片和输出镜片组成的腔内可同时存在着1.06微米波段的基频光、1.18微米波段的一阶斯托克斯光和1.31微米波段的二阶斯托克斯光。键合结构可饱和吸收镜主要用来实现调Q脉冲激光运转，提高腔内基频光和一、二阶斯托克斯光的峰值功率。其工作方式是Cr4+:YAG晶体具有可饱和吸收特性，实现激光腔内增益调制，在工作过程中会产生热量。由于Cr4+:YAG晶体与纯YAG晶体键合，纯YAG晶体自身不产生热，但可以帮助Cr4+:YAG晶体通过传导散热，同时在纯YAG晶体未键合端面镀制相关介质膜，可起到耦合腔镜的作用。如下表1给出了理论计算得到的各波长混频对应BBO晶体匹配角度，该匹配角度就是实现“波长组合”中激光倍频或和频时，通光方向与晶体Z轴夹角对应的值。振荡腔内各个波长的激光通过微调BBO晶体的角度，使得通光方向与晶体Z轴夹角与表1中“BBO匹配角度”值对应，即可实现不同波长之间的和频或各自的倍频，从而实现向表1中“输出波长”对应波长的可见波段激光的转换，纯的YAG晶体未键合端面的介质膜可以用来反射反方向传输的可见波段激光，最终可见波段激光都由输出镜片输出。
表1：各波长混频对应BBO晶体匹配角度
本发明结构设置设计了键合结构可饱和吸收镜来实现对激光腔内增益的调制，获得脉冲激光运转，结合纯YAG晶体未键合端面的介质膜用来反射反方向传输的可见波段激光，减少腔内耦合腔镜的使用，从而是激光腔更紧凑，减少插入损耗。结构设计合理、所需的光学元件较少，可以大大降低成本，系统稳定性好，操作方便，实用性好。
上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于腔内键合结构可饱和吸收镜设计的被动调Q多色激光器，包括机体，其特征在于：所述机体内从左至右依次设置有泵浦源(1)、全反镜片(2)、掺钕钒酸钇晶体(3)、键合结构可饱和吸收镜(4)、BBO晶体(5)和输出镜片(6)，所述全反镜片(2)与输出镜片(6)之间组成振荡腔，所述泵浦源(1)、全反镜片(2)、掺钕钒酸钇晶体(3)、键合结构可饱和吸收镜(4)、BBO晶体(5)和输出镜片(6)的轴向中心线重合放置，所述BBO晶体(5)底部设置有水平旋转调节台(7)，通过微调旋转放置BBO晶体(5)，使得BBO晶体(5)的通光方向与对应波长输出所需相位匹配角度一致。
2.根据权利要求1所述的一种基于腔内键合结构可饱和吸收镜设计的被动调Q多色激光器，其特征在于：所述键合结构可饱和吸收镜(4)是采用Cr4+:YAG晶体(41)与纯YAG晶体键(42)合实现，同时Cr4+:YAG晶体(41)未键合端面镀对1.06微米到1.32微米波段高透过率的介质膜，纯YAG晶体(42)未键合端面镀从1.06微米到1.32微米波段激光的增透膜和从0.56微米到0.62微米波段激光高反射的介质膜。
3.根据权利要求2所述的一种基于腔内键合结构可饱和吸收镜设计的被动调Q多色激光器，其特征在于：所述全反镜片(2)上镀有从1.06微米到1.32微米波段激光的高反膜；输出镜片(6)上镀有从1.06微米到1.32微米波段激光的高反膜和从0.53微米到0.66微米波段激光的高透膜。
4.根据权利要求3所述的一种基于腔内键合结构可饱和吸收镜设计的被动调Q多色激光器，其特征在于：所述泵浦源(1)为输出波长为808纳米或者880纳米的半导体激光器。
5.根据权利要求4所述的一种基于腔内键合结构可饱和吸收镜设计的被动调Q多色激光器，其特征在于：所述BBO晶体(5)通光面为通光面垂直方向为与BBO晶体(5)Z轴成20°到23°的角度切割而成。
6.根据权利要求5所述的一种基于腔内键合结构可饱和吸收镜设计的被动调Q多色激光器，其特征在于：所述水平旋转调节台(7)的旋转角度为正负3度。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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