CN113346349A - 高重复频率腔内倍频脉冲拉曼激光器 - Google Patents

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陈忆兰
陈晓
王明建
刘继桥
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Abstract

一种高重复频率腔内倍频的拉曼脉冲激光器，包括基频光源，二分之一波片、法拉第隔离器、聚焦镜、拉曼谐振腔的前腔镜、拉曼晶体、分光镜、倍频晶体和拉曼谐振腔的后腔镜。所述的基频光源通过抽运拉曼晶体产生受激拉曼光振荡，进一步受激拉曼激光在谐振腔内通过二次谐波过程转化为倍频拉曼激光通过后腔镜输出，本发明利用高精度的热电制冷片来给拉曼晶体及倍频晶体控温，使激光器能在高重复频率下稳定运转，并且采用腔内倍频的频率变换方式，获得高效率激光输出。具有效率高、结构紧凑的特点。

Description

高重复频率腔内倍频脉冲拉曼激光器
技术领域
本发明属于激光频率变换技术领域，具体地说是涉及一种高重复频率腔内倍频脉冲拉曼激光器。
背景技术
随着激光技术的发展，激光被普遍应用于工业、军事等诸多领域，同时，对特殊波长激光的需求也越来越多。除了寻找新的激光增益介质外，光学材料的非线性频率变换技术也是拓展激光波长的一种有效方法。其中，二次谐波利用的是二阶非线性效应，拉曼利用的是三阶非线性效应，这两者都是实现激光频率变换的有效方法。
其中，二次谐波技术在激光技术领域已经得到普遍应用。按照倍频晶体放置位置的不同，分为腔内倍频和腔外倍频技术。相对于腔外倍频技术，腔内倍频则充分利用了腔内激光功率密度高的优点，易获得高的转换效率。
受激拉曼散射也是实现激光频率变换的重要技术手段，该技术利用拉曼介质对基频光的受激拉曼散射即可实现对激光频率的转换。但是，在通过受激拉曼散射得到所需波长的同时，所需波长的激光易向更高阶次的斯托克斯光转化，降低转换效率。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种高重复频率(kHz)腔内倍频拉曼脉冲激光器，该激光器通过对拉曼晶体及倍频晶体进行高精度温度控制，使激光器能够在高重复频率(kHz)下运转，同时采用腔内倍频的方式，获得高效率激光输出。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于腔内倍频的高重复频率拉曼脉冲激光器，其特点在于，包括:基频光源、沿该基频光源的激光输出方向依次是二分之一波片、法拉第隔离器、聚焦镜、拉曼激光器的前腔镜、拉曼晶体、分光镜、倍频晶体和拉曼激光器的后腔镜，所述的拉曼激光器的前腔镜镀有基频光增透膜，一阶斯托克斯光高反膜及其倍频光高反膜，所述的拉曼晶体两端镀有基频光及一阶斯托克斯光增透膜、所述的倍频晶体两端镀有一阶斯托克斯光增透膜及其倍频光增透膜、所述的拉曼激光器的后腔镜上镀有基频光及二阶斯托克斯光增透膜、一阶斯托克斯光高反膜及其倍频光增透膜，所述的拉曼晶体和倍频晶体的外部利用热电制冷片(TEC)来控温。
所述的基频光源为高重复频率(kHz)脉冲激光器。
所述的倍频晶体选择磷酸盐、硼酸盐倍频晶体中任意一种。
所述的拉曼晶体为固体拉曼介质中任意一种。
所述的后腔镜为平平镜或平凹镜或平凸镜，所述的输出腔镜为平平镜或平凹镜或平凸镜。
所述的聚焦镜为平凸镜或双凸镜，用于将基频光源输出的光聚焦于拉曼晶体中心。
所述的分光镜镀有一阶斯托克斯光增透膜及其倍频光高反膜。
所述的二分之一波片用来调整基频光的偏振态。
所述的法拉第隔离器为了防止回光对基频光源的器件造成损伤。
本发明的以下优点是：
所述的拉曼晶体及倍频晶体采用高精度TEC散热，使激光器结构紧凑，且能在高重复频率(kHz)下稳定运转。
采用腔内倍频的结构，降低拉曼光在谐振腔内的峰值功率密度，抑制其向更高阶次的斯托克斯光转换，同时提高倍频效率，从而有效地提高激光的转换效率。
附图说明
图1为本发明高重复频率腔内倍频的拉曼脉冲激光器的结构示意图
其中：1、泵浦源，2、二分之一波片，3、法拉第隔离器，4、聚焦镜，5、拉曼谐振腔前腔镜，6、拉曼晶体，7、倍频晶体，8、分光镜，9、拉曼谐振腔后腔镜
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应限制此发明的保护范围。
先请参阅图1，图1是本发明高重复频率腔内倍频的拉曼脉冲激光器的光学系统图，由图可见，本发明高重复频率腔内倍频的拉曼脉冲激光器，包括基频光源1、沿该基频光源1的激光输出方向依次是二分之一波片2、法拉第隔离器3、聚焦镜4、拉曼激光器的前腔镜5、拉曼晶体6、倍频晶体7、分光镜8、拉曼激光器的后腔镜9。
所述的拉曼激光器的前腔镜6镀有基频光增透膜，一阶斯托克斯光高反膜及其倍频光高反膜，所述的拉曼晶体6的两端镀有基频光及一阶斯托克斯光增透膜、所述的倍频晶体8的两端镀有一阶斯托克斯光增透膜及其倍频光增透膜、所述的拉曼激光器的后腔镜9上镀有基频光及二阶斯托克斯光增透膜、一阶斯托克斯光高反膜及其倍频光增透膜，所述的拉曼晶体6和倍频晶体8的外部利用热电制冷片(TEC)来控温，以达到高的温控精度。
所述的基频光源1为高重复频率脉冲激光器。
所述的倍频晶体8选择磷酸盐、硼酸盐倍频晶体中任意一种。
所述的拉曼晶体6为固体拉曼介质中任意一种。
所述的后腔镜9为平平镜或平凹镜或平凸镜。
所述的聚焦镜4为平凸镜或双凸镜，用于将基频光源1输出的光聚焦于拉曼晶体6中心。
所述的分光镜7镀有一阶斯托克斯光增透膜及其倍频光高反膜。
所述的二分之一波片2用来调整基频光的偏振态。
所述的法拉第隔离器3为了防止回光对基频光源1器件造成损伤。
下面是本发明一个实施例的参数：
本发明高重复频率腔内倍频的拉曼脉冲激光器，所述的基频光源1为1064nm重复频率为2kHz的单频脉冲激光器，谐振腔的前腔镜5为凹面镜，谐振腔的后腔镜9为平镜，谐振腔的前腔镜5镀有1064nm增透膜、1240nm高反膜、620nm高反膜，谐振腔的后腔镜9镀有1064nm增透膜、1240nm高反膜、620nm增透膜、1485nm增透膜，分光镜7镀有1240nm增透膜、620nm高反膜。拉曼晶体6为4*1.2*7mm3的金刚石晶体，两端镀有1064nm及1240nm增透膜，倍频晶体8为4*4*10mm3的三硼酸锂(LBO)晶体两端镀有1240nm及620nm增透膜，切割角度为θ＝85.8°和φ＝0°，采用I类相位匹配方式，最佳匹配温度为37.1℃。
实验表明，本发明高重复频率腔内倍频的拉曼脉冲激光器，通过对拉曼晶体及倍频晶体进行高精度温度控制，使激光器能够在高重复频率(kHz)下运转，同时采用腔内倍频的方式，获得高效率激光输出。

Claims (9)

1.一种高重复频率腔内倍频的拉曼脉冲激光器，其特征在于，包括基频光源(1)、沿该基频光源(1)的激光输出方向依次是二分之一波片(2)、法拉第隔离器(3)、聚焦镜(4)、拉曼激光器的前腔镜(5)、拉曼晶体(6)、分光镜(7)、倍频晶体(8)和拉曼激光器的后腔镜(9)，
所述的拉曼激光器的前腔镜(5)镀有基频光增透膜、一阶斯托克斯光高反膜及倍频光高反膜，所述的拉曼晶体(6)的两端镀有基频光及一阶斯托克斯光增透膜，所述的倍频晶体(8)的两端镀有一阶斯托克斯光增透膜及其倍频光增透膜，所述的拉曼激光器的后腔镜(9)上镀有基频光、二阶斯托克斯光增透膜、一阶斯托克斯光高反膜及倍频光增透膜，所述的拉曼晶体(6)和倍频晶体(8)的外部利用热电制冷片(TEC)来控温。
2.按照权利要求1所述的高重复频率腔内倍频的拉曼脉冲激光器，其特征在于所述的基频光源(1)为高重复频率脉冲激光器,重复频率达到kHz以上。
3.按照权利要求1所述的高重复频率腔内倍频的拉曼脉冲激光器，其特征在于所述的倍频晶体(8)选择磷酸盐、硼酸盐倍频晶体中任意一种。
4.按照权利要求1所述的高重复频率腔内倍频的拉曼脉冲激光器，其特征在于所述的拉曼晶体(6)为固体拉曼介质中任意一种。
5.根据权利要求1所述的高重复频率腔内倍频的拉曼脉冲激光器，其特征在于所述的拉曼激光器的后腔镜(9)为平平镜或平凹镜或平凸镜。
6.根据权利要求1所述的高重复频率腔内倍频的拉曼脉冲激光器，其特征在于所述的聚焦镜(4)为平凸镜或双凸镜，用于将基频光源(1)输出的光聚焦于拉曼晶体(6)的中心。
7.根据权利要求1所述的高重复频率腔内倍频的拉曼脉冲激光器，其特征在于所述的分光镜(7)镀有一阶斯托克斯光增透膜及其倍频光高反膜。
8.根据权利要求1所述的高重复频率腔内倍频的拉曼脉冲激光器，其特征在于所述的二分之一波片(2)用来调整基频光的偏振态。
9.根据权利要求1所述的高重复频率腔内倍频的拉曼脉冲激光器，其特征在于所述的法拉第隔离器(3)为了防止回光对基频光源(1)的器件造成损伤。
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