CN112993735A - 一种高效率蓝光激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种产生高效率蓝光激光的方法，所述激光器包括基频激光器、受激拉曼增益池、倍频晶体、四倍频晶体、分光器。基频激光器为1微米波段线偏振脉冲固体激光器，基频激光通过受激拉曼增益池进行受激拉曼转换，产生拉曼激光；拉曼激光通过倍频晶体进行倍频转换，产生倍频激光；倍频激光通过四倍频晶体进行四倍频转换，产生蓝光激光，通过分光器将蓝光与其他激光相分离。本发明利用1微米波段线偏振脉冲固体激光为基频光，采用受激拉曼、倍频、四倍频等效率高频率转换过程获得蓝光激光，解决了现有固体激光产生蓝光激光方法效率低的问题，并具有很好的可放大性。

Description

一种高效率蓝光激光器
技术领域
本发明涉及一种蓝光激光器，尤其是涉及一种高效率蓝光激光器。
背景技术
蓝光具有非常好的水下传输效果，并且探测器对此波段激光的响应灵敏度也非常高，因此蓝光激光器是海洋资源探测的首选激光源，是最重要的水下通讯波长。同时，高功率蓝光还在光信息存储、大型图像投影和医学等方面有着重要应用。
蓝光激光器主要是通过非线性光学频率转换技术来实现的，掺Nd离子的激光介质在1微米，1.3微米和0.9微米波段都具有较大的受激发射截面，一般通过二次谐波(SHG)、三次谐波(THG)以及和频波(SFG)产生。
SHG方案利用掺Nd激光晶体发射的0.9微米基频光倍频产生蓝光，市场上出售的全固态蓝光激光器大部分是采用这类方法，但由于在准三能级运转时存在对谱线的重吸收损耗，因此限制了其放大性。
THG方案利用掺Nd激光晶体发射的1.3微米基频光三次谐波的方式获得蓝色激光输出。但1.3微米存在与1微米激光竞争问题，可放大性不高。
SFG方案将掺Nd激光晶体发射的1微米和0.9微米的基频光，通过和频可以实现蓝光激光输出，但是实现双振荡比较难，和频效率很低。
利用固体激光非线性光学效应的方案是蓝光激光器的较好方案，但现有非线性转换的方案都要采用掺杂稀土离子的激光介质受激发射截面较小的0.9微米或1.3微米激光，其放大性有限。因此，以掺杂稀土离子激光介质的1微米谱线作为唯一基频激光的方案，解决了现有固体激光产生蓝光激光方法效率低的问题，并具有很好的可放大性。
发明内容
为了获得具有可放大性的蓝光激光，本发明提供一种高效率蓝光激光器，所述激光器包括基频激光器、受激拉曼增益池、倍频晶体、四倍频晶体、分光器。基频激光器为1微米波段线偏振脉冲固体激光器，基频激光通过受激拉曼增益池进行受激拉曼转换，产生拉曼激光；拉曼激光通过倍频晶体进行倍频转换，产生倍频激光；倍频激光通过四倍频晶体进行四倍频转换，产生蓝光激光，通过分光器将蓝光与其他激光相分离。提高了蓝光激光的效率并具有很好的可放大性。
为了达到上述目的，本发明的技术方案：
一种蓝光激光器，依次包括：
基频激光器，所述基频激光器为1微米波段固体激光器，其产生激光为线偏振脉冲基频激光；受激拉曼增益池，所述受激拉曼增益池充有受激拉曼增益介质，受激拉曼增益池与基频激光同轴，基频激光通过受激拉曼增益池进行受激拉曼转换，产生拉曼激光，受激拉曼增益池两端均镀有对1微米波段激光和拉曼激光高透射的膜系；倍频晶体，所述倍频晶体与基频激光同轴，拉曼激光通过倍频晶体产生倍频激光，倍频晶体两端均镀有对拉曼激光和倍频激光高透射的膜系；四倍频晶体，所述四倍频晶体与基频激光同轴，倍频激光进入四倍频晶体，产生蓝光，四倍频晶体两端均镀有对倍频激光和蓝光激光高透射的膜系；分光器，所述分光器用于将蓝光激光与其他激光相分离。
基于上述方案，进一步优选地，
所述基频激光器1为任意能够产生1微米激光的固体激光器，增益介质包括但不限于：例如掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)晶体、掺钕钇铝石榴石陶瓷、掺钕玻璃、掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)晶体、掺钕钒酸钇陶瓷、掺镱钇铝石榴石(Yb:YAG)晶体、掺镱钇铝石榴石陶瓷、掺钕氟化钇锂(Nd:YLF)晶体、掺钕氟化钇锂陶瓷等。
基于上述方案，进一步优选地，所述基频激光器产生的1微米激光为线偏振光。
基于上述方案，进一步优选地，所述基频激光器产生的1微米激光制式为脉冲激光。
基于上述方案，进一步优选地，所述受激拉曼增益池的受激拉曼增益介质可以为受激拉曼频移量为3300cm-1～4400cm-1的拉曼介质，包括但不限于氢气、氟化氢气体等。
基于上述方案，进一步优选地，所述倍频晶体可以为磷酸盐、硼酸盐倍频晶体中任意一种。
基于上述方案，进一步优选地，所述四倍频晶体可以为磷酸盐、硼酸盐四倍频晶体中任意一种。
基于上述方案，进一步优选地，所述分光器可以为棱镜或分光镜。
基于上述方案，进一步优选地，所述分光器为分光镜时，其前端面镀有对蓝光高透射、对其他光高反射膜系，后端面镀有对蓝光高透射的膜系；或者其前端面镀有对蓝光高反射、对其他光高透射膜系，后端面镀有对其他光高透射的膜系。
本发明提供的蓝光激光器，相较于现有蓝光激光器，其采用增益高、可放大性好的掺杂稀土离子激光介质的1微米波段激光为基频激光，采用受激拉曼、倍频、四倍频等效率高频率转换过程获得蓝光激光，解决了现有固体激光产生蓝光激光方法效率低的问题，可获得具有可放大性的高效率蓝光激光器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1蓝光激光器的结构示意图；
图2是本发明实施例2蓝光激光器的结构示意图；
图中：1、基频激光器；2、受激拉曼增益池；3、倍频晶体；4、四倍频晶体；5、分光器；6、1微米激光；7、拉曼激光；8、倍频激光；9、蓝光激光；10、拉曼分光器；11、倍频分光器
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
本发明提供的一种高效率蓝光激光器，其包括：基频激光器、受激拉曼增益池、倍频晶体、四倍频晶体、分光器。
所述基频激光器为1微米波段固体激光器，其产生激光为线偏振脉冲基频激光；所述受激拉曼增益池充有受激拉曼增益介质，受激拉曼增益池与基频激光同轴，基频激光通过受激拉曼增益池进行受激拉曼转换，产生拉曼激光，受激拉曼增益池两端镀有对1微米波段激光和拉曼激光高透射的膜系；所述倍频晶体与基频激光同轴，拉曼激光通过倍频晶体产生倍频激光，倍频晶体两端镀有对拉曼激光和倍频激光高透射的膜系；所述四倍频晶体与基频激光同轴，倍频激光进入四倍频晶体，产生蓝光，四倍频晶体两端镀有对倍频激光和蓝光激光高透射的膜系。所述分光器用于将蓝光激光与其他激光相分离。
所述基频激光器1为任意能够产生1微米激光的固体激光器，增益介质包括但不限于：例如掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)晶体、掺钕钇铝石榴石陶瓷、掺钕玻璃、掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)晶体、掺钕钒酸钇陶瓷、掺镱钇铝石榴石(Yb:YAG)晶体、掺镱钇铝石榴石陶瓷、掺钕氟化钇锂(Nd:YLF)晶体、掺钕氟化钇锂陶瓷等。
所述基频激光器1产生的1微米激光为线偏振光。
所述基频激光器1产生的1微米激光制式为脉冲激光。
所述受激拉曼增益池2的受激拉曼增益介质可以为受激拉曼频移量为3300cm-1～4400cm-1的拉曼介质，包括但不限于氢气、氟化氢气体等。
所述倍频晶体3可以为磷酸盐、硼酸盐倍频晶体中任意一种。
所述四倍频晶体4可以为磷酸盐、硼酸盐四倍频晶体中任意一种。
所述分光器5可以为棱镜或分光镜。
所述分光器5为分光镜时，其前端面镀有对蓝光高透射、对其他光高反射膜系，后端面镀有对蓝光高透射的膜系；或者其前端面镀有对蓝光高反射、对其他光高透射膜系，后端面镀有对其他光高透射的膜系。
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
图1所示：高效率蓝光激光器，沿光路方向依次包括：基频激光器1、受激拉曼增益池2、倍频晶体3、四倍频晶体4、分光器5。基频激光器为1微米波段固体激光器，其产生激光为线偏振脉冲基频激光；受激拉曼增益池充有受激拉曼增益介质，受激拉曼增益池与基频激光同轴，基频激光通过受激拉曼增益池进行受激拉曼转换，产生拉曼激光，受激拉曼增益池两端镀有对1微米波段激光和拉曼激光高透射的膜系；倍频晶体与基频激光同轴，拉曼激光通过倍频晶体产生倍频激光，倍频晶体两端镀有对拉曼激光和倍频激光高透射的膜系；四倍频晶体与基频激光同轴，倍频激光进入四倍频晶体，产生蓝光，四倍频晶体两端镀有对倍频激光和蓝光激光高透射的膜系。分光器用于将蓝光激光与其他激光相分离。
基频激光器1为Nd:YAG调Q脉冲激光器，期望输出的激光波长为1064nm，单脉冲能量为1J，脉冲宽度为10ns，峰值功率为100MW。
受激拉曼增益池2的受激拉曼增益介质为氢气，期望输出的拉曼激光波长为1907nm，气体压强为3.5Mpa，拉曼池两端窗口镀有1064nm&1907nm高透射的膜系。
倍频晶体3为LBO晶体，其尺寸为10mm×10mm×20mm，两端面镀有对1907nm&954nm高透射的膜系并使用精度为0.1℃的温控仪对其控温。
四倍频晶体4为LBO晶体，其尺寸为10mm×10mm×20mm，两端面镀有对954nm&477nm高透射的膜系并使用精度为0.1℃的温控仪对其控温。
分光器为前端面镀有对1064nm&1907nm&954nm高反射、477nm高透射膜系，后端面镀有对477nm高透射膜系的分光镜。
实施例2
图2所示：一种高效率蓝光激光器，包括：基频激光器1、受激拉曼增益池2、倍频晶体3、四倍频晶体4、分光器5、拉曼分光器10、倍频分光器11。
由图可知，本实施例与实施例1不同之处在于每一次频率转换过程后把两束激光相分离，只允许参与下一频率转换过程的激光向前传输。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种蓝光激光器，其特征在于，依次包括：
基频激光器，为1微米波段固体激光器；
受激拉曼增益池，两端均镀有对1微米波段激光和拉曼激光高透射的膜系；
倍频晶体，两端均镀有对拉曼激光和倍频激光高透射的膜系；
四倍频晶体，两端均镀有对倍频激光和蓝光激光高透射的膜系；
分光器，用于将蓝光激光与其他激光相分离；
所述基频激光器、受激拉曼增益池、倍频晶体、四倍频晶体沿光路方向顺次同轴；
所述基频激光通过受激拉曼增益池进行受激拉曼转换，产生拉曼激光；所述拉曼激光通过倍频晶体产生倍频激光；倍频激光进入四倍频晶体，产生蓝光。
2.根据权利要求1所述的蓝光激光器，其特征在于，
所述受激拉曼增益池与倍频晶体之间增设分光器；
所述倍频晶体与四倍频晶体之间增设分光器。
3.根据权利要求1所述的蓝光激光器，其特征在于，所述基频激光器增益介质包括掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)晶体、掺钕钇铝石榴石陶瓷、掺钕玻璃、掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)晶体、掺钕钒酸钇陶瓷、掺镱钇铝石榴石(Yb:YAG)晶体、掺镱钇铝石榴石陶瓷、掺钕氟化钇锂(Nd:YLF)晶体、掺钕氟化钇锂陶瓷中的任一种。
4.根据权利要求1所述的蓝光激光器，其特征在于，所述基频激光器产生的1微米激光为线偏振光。
5.根据权利要求1所述的蓝光激光器，其特征在于，所述基频激光器产生的1微米激光制式为脉冲激光。
6.根据权利要求1所述的蓝光激光器，其特征在于，所述受激拉曼增益池的受激拉曼增益介质为受激拉曼频移量为3300cm-1～4400cm-1的拉曼介质，优选氢气或氟化氢气体。
7.根据权利要求1所述的蓝光激光器，其特征在于，所述倍频晶体为磷酸盐、硼酸盐倍频晶体中任意一种。
8.根据权利要求1所述的蓝光激光器，其特征在于，所述四倍频晶体为磷酸盐、硼酸盐四倍频晶体中任意一种。
9.根据权利要求1所述的蓝光激光器，其特征在于，所述分光器为棱镜或分光镜。
10.根据权利要求1所述的蓝光激光器，其特征在于，所述分光器为分光镜时，沿光路方向，分光镜的前端面镀有对蓝光高透射、对其他光高反射膜系，后端面镀有对蓝光高透射的膜系；或者沿光路方向，分光镜的前端面镀有对蓝光高反射、对其他光高透射膜系，后端面镀有对其他光高透射的膜系。
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