CN114122880A - 波长可调谐的单频黄绿光激光器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种波长可调谐的单频黄绿光激光器，激光器中，增益介质的左端面、输出镜和全反镜构成激光谐振腔；分别由1112.42nm波长单频基频光独立振荡并通过非线性倍频过程获得556.21nm波长单频黄绿色激光、由1117.52nm波长单频基频光独立振荡并通过非线性倍频过程获得558.76nm波长单频黄绿色激光、由1117.52nm和1123.00nm两个波长单频基频光同时振荡并通过非线性和频过程获得560.13nm波长单频黄绿色激光、由1123.00nm波长单频基频光独立振荡并通过非线性倍频过程获得561.50nm波长单频黄绿色激光。

Description

波长可调谐的单频黄绿光激光器
技术领域
本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种波长可调谐的单频黄绿光激光器。
背景技术
波长在560nm波长附近的黄绿色激光在生物医学和生物技术方面有着巨大的应用前景。黄绿色激光是共焦显微镜、流式细胞仪及其他生物成像装置的理想光源，也是激光治疗眼科疾病的最佳波段。早期的黄绿色激光器多为基于双波长振荡腔内和频Nd:YAG或者Nd:YVO4激光器、直接倍频的掺镉镁橄榄石激光器、铜蒸气激光器和染料激光器等。此类激光器多存在着体积大、效率低、稳定性差和操作复杂等缺点。随着半导体激光技术和非线性频率变换技术的发展，通过半导体激光泵浦掺Nd3+晶体并直接利用腔内倍频获得高效、稳定、结构紧凑的全固态黄绿色激光器成为了研究热点。但是采用上述技术获得的黄绿色激光波长固定，不能实现波长可调谐输出。
近年来，随着周期极化晶体技术的迅速发展，科研工作者开始利用光参量振荡技术和腔内倍频技术可以实现波长可调谐的黄绿色激光。然而在现有技术中，周期极化晶体因受到调谐温度波动的限制，输出的黄绿色激光波长极不稳定，出现跳频现象。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的是提供一种波长可调谐的单频黄绿光激光器，能够实现556.21nm-561.50nm波段内波长可调谐的单频黄绿色激光器且稳定性强，避免跳频。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的一种波长可调谐的单频黄绿光激光器包括，
泵浦源、准直镜、聚焦镜、增益介质、偏振控制片、双折射晶体、第一和第二三维角度调谐波长控制器、输出镜、非线性光学频率变换晶体和全反镜，其中，
所述增益介质的左端面、输出镜和全反镜构成激光谐振腔；
所述准直镜左侧有产生半导体激光的泵浦源，聚焦镜与输出镜之间从左向右依次有增益介质、偏振控制片、双折射晶体、第一三维角度调谐波长控制器和第二三维角度调谐波长控制器；所述输出镜与全反镜之间有非线性光学频率变换晶体；
所述增益介质在吸收半导体激光之后产生1064nm，1319nm、946nm、1112.42nm、1117.52nm和1123.00nm的6个波长基频光；1064nm，1319nm和946nm三个基频光经过镀有1064nm，1319nm和946nm增透膜的增益介质、输出镜、全反镜后被抑制振荡；增益介质左端面、输出镜和全反镜镀制的1112.42nm、1117.52nm和1123.00nm三个波长的全反射膜使得1112.42nm、1117.52nm和1123.00nm基频光在激光谐振腔内同时振荡；
所述1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm基频光中的一种或两种波长经过偏振控制片、双折射晶体组成的双折射滤波器之后在激光谐振腔内实现波长选择性振荡；
所述1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm基频光通过第一三维角度调谐波长控制器和第二三维角度调谐波长控制器后谱线宽度被压缩，实现单频基频光振荡；
所述1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm单频基频光经过非线性频率变换后，分别：
由1112.42nm波长独立振荡并通过非线性倍频过程获得556.21nm波长单频黄绿色激光；和，
由1117.52nm波长独立振荡并通过非线性倍频过程获得558.76nm波长单频黄绿色激光；和，
由1117.52nm和1123.00nm两个波长同时振荡并通过非线性和频过程获得560.13nm波长单频黄绿色激光；以及，
由1123.00nm波长独立振荡并通过非线性倍频过程获得561.50nm波长单频黄绿色激光。
优选的，
准直镜、聚焦镜、增益介质、偏振控制片、双折射晶体、第一和第二三维角度调谐波长控制器、输出镜、非线性光学频率变换晶体和全反镜依次利用L型摆针分别固定在第一三维弧线型俯仰调节台至第十三维弧线型俯仰调节台上；
通过调节第一三维弧线型俯仰调节台至第十三维弧线型俯仰调节台以控制俯仰角、方向角以及前后间距以实现黄绿色激光的波长可调谐和谱线宽度压缩。
优选的，
第一三维弧线型俯仰调节台至第十三维弧线型俯仰调节台分别包括二维平移台、一维升降台和三维旋转台以在三维坐标方向上调节，所述二维平移台包括二个水平方向上的运动以调整光学元件水平方向上的距离；所述一维升降台在竖直方向上伸缩以调整光学元件竖直方向的距离。
优选的，
所述增益介质包括Nd:YAG晶体，其在泵浦源下同时产生1064nm、1319nm、946nm、1112.42nm、1117.52nm和1123.00nm六个波长的基频光；
Nd:YAG晶体左边的泵浦端面镀有808.8nm、1064nm、1319nm、946nm四个波长增透膜和1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长高反膜；
Nd:YAG晶体右边的出射面镀有808.8nm、1064nm、1319nm、946nm、1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm七个波长的增透膜。
优选的，
所述非线性光学频率变换晶体为LBO晶体，两个通光面均镀有1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm、556.21nm、558.76nm、560.13nm、561.50nm七个波长增透膜。
优选的，
所述偏振控制片的两个通光面均镀有1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长增透膜；1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm非偏振的基频光通过偏振控制片变化为线偏振光。
优选的，
所述双折射晶体的两个通光面均镀有1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长增透膜；线偏振光的基频光通过双折射晶体之后产生相位差，实现1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长的基频光不同角度的偏折。
优选的，
所述第一和第二三维角度调谐波长控制器的通光元件均为直径为5mm的光学透镜，所述光学透镜的两个通光面均为平面，两个通光面从内向外均镀有1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长的增透膜和中心有直径100μm通光孔径的铬氧化层；
通光孔径对1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长高透射；第一、第二三维角度调谐波长控制器的通光孔径重叠区域为基频光的通光区域。
优选的，
通过调节第一、第二三维角度调谐波长控制器的俯仰角、方向角以及前后间距并配合偏振控制片和双折射晶体的角度调节，改变通光孔径的重叠区域中心与谐振腔光轴的x轴和y轴间距，从而抑制1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个基频光同时振荡，实现其中单一波长或两种波长基频光的波长选择性振荡；
改变通光孔径的重叠区域的面积，则能够实现对振荡基频光的谱线宽度压缩。
优选的，
所述输出镜腔内端面为凹面，镀有1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长的高反膜和556.21nm、558.76nm、560.13nm、561.50nm四个波长的增透膜；所述输出镜的出射面为平面，镀有556.21nm、558.76nm、560.13nm、561.50nm四个波长的增透膜；
所述全反镜腔内端面为凹面，镀有556.21nm、558.76nm、560.13nm、561.50nm、1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm七个波长的高反膜和1319nm、1064nm、946nm三个波长的增透膜；所述全反射镜腔外端面为平面，镀有1319nm、1064nm、946nm三个波长的增透膜。
在上述技术方案中，本发明提供的一种波长可调谐的单频黄绿光激光器，具有以下有益效果：本发明所述的一种波长可调谐的单频黄绿光激光器实现波长可调谐、单频、高稳定性的黄绿色激光输出，其结构紧凑、可广泛应用于生物医学、光谱分析、水污染监测等领域。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是波长可调谐的单频黄绿光激光器一个实施例的结构示意图；
图2是波长可调谐的单频黄绿光激光器一个实施例的三维弧线型俯仰调节台结构图；
图3是波长可调谐的单频黄绿光激光器一个实施例的三维角度调谐波长控制器的结构示意图；
图4是波长可调谐的单频黄绿光激光器一个实施例的556.21nm黄绿色激光测试光谱示意图；
图5是波长可调谐的单频黄绿光激光器一个实施例的558.76nm黄绿色激光测试光谱示意图；
图6是波长可调谐的单频黄绿光激光器一个实施例的560.13nm黄绿色激光测试光谱示意图；
图7是波长可调谐的单频黄绿光激光器一个实施例的561.50nm黄绿色激光测试光谱示意图；
图8是波长可调谐的单频黄绿光激光器一个实施例的556.21nm、558.76nm、560.13nm和561.50nm四种黄绿色激光输出功率与泵浦电流变化曲线示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图图1至图8，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等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设备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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
所述激光器由泵浦源1、准直镜2、聚焦镜3、增益介质4、偏振控制片5、双折射晶体6、第一三维角度调谐波长控制器7、第二三维角度调谐波长控制器8、输出镜9、非线性光学频率变换晶体10、全反镜11、第一三维弧线型俯仰调节台12、第二三维弧线型俯仰调节台13、第三三维弧线型俯仰调节台14、第四三维弧线型俯仰调节台15、第五三维弧线型俯仰调节台16、第六三维弧线型俯仰调节台17、第七三维弧线型俯仰调节台18、第八三维弧线型俯仰调节台19、第九三维弧线型俯仰调节台20、第十三维弧线型俯仰调节台21、第一半导体制冷系统TEC 22、第二半导体制冷系统TEC 23、第三半导体制冷系统TEC 24构成。
所述谐振腔由增益介质4的左端面、输出镜9和全反镜11、构成。
所述准直镜2与第一三维弧线型俯仰调节台12通过L型摆针固定连接、聚焦镜3与第二三维弧线型俯仰调节台13通过L型摆针固定连接、增益介质4与第三三维弧线型俯仰调节台14通过L型摆针固定连接、偏振控制片5与第四三维弧线型俯仰调节台15通过L型摆针固定连接、双折射晶体6与第五三维弧线型俯仰调节台16通过L型摆针固定连接、第一三维角度调谐波长控制器7与第六三维弧线型俯仰调节台17通过L型摆针固定连接、第二三维角度调谐波长控制器8与第七三维弧线型俯仰调节台18通过L型摆针固定连接、输出镜9与第八三维弧线型俯仰调节台19通过L型摆针固定连接、非线性光学频率变换晶体10与第九三维弧线型俯仰调节台20通过L型摆针固定连接、全反镜11与第十三维弧线型俯仰调节台21通过L型摆针固定连接；
任一个三维弧线型俯仰调节台都是由一个二维平移台、一维升降台和一个三维旋转台构成。所述二维平移台包括二个水平方向上的运动，即ox轴以及oy轴方向，实际上就是二个水平方向上的一维平移台的叠加，即可以调整光学元件水平方向上的距离。所述一维升降台在竖直方向上可以伸缩，用于调整光学元件在竖直方向上的位置，即可以调整光学元件竖直方向的距离。所述三维旋转台包括一个可以控制xoz方向角的一维旋转台以及一个可以控制xoy俯仰角的一维旋转台以及控制yoz俯仰角的一维旋转台构成，通过调整方向角以及俯仰角可以精确控制光学器件的方向。
所述泵浦源1位于第一半导体制冷片TEC 22上，增益介质4位于第二半导体制冷片TEC 23上，非线性光学频率变换晶体10位于第三半导体制冷片TEC 24上；通过半导体制冷片单独精确控温，用于感应泵浦源1温度的热敏探头位于第一半导体制冷片22正上方铜块侧面正中间直径为2mm孔洞之中，用于感应增益介质4温度的热敏探头位于第二半导体制冷片23正上方铝板侧面正中间直径为2mm孔洞之中，用于感应非线性光学频率变换晶体10温度的热敏探头位于第三半导体制冷片24正上方铝板侧面正中间直径为2mm孔洞之中。
所述准直镜2左侧有泵浦源1，泵浦源1输出发散的808.8nm近红外半导体激光束经过准直镜2的扩束准直和聚焦镜3的聚焦作用后形成的焦点分布在增益介质4内部。
优选地，增益介质4为Nd:YAG晶体，Nd3+参杂浓度为0.6％，在泵浦源下会同时产生1064nm、1319nm、946nm、1112.42nm、1117.52nm和1123.00nm六个波长的基频光；增益介质Nd:YAG晶体4的泵浦端面(左端面)镀有808.8nm、1064nm、1319nm、946nm四个波长增透膜(T＞95％)和1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长高反膜(R＞99.7％)，出射面(右端面)镀有808.8nm、1064nm、1319nm、946nm、1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm七个波长增透膜(T＞99.7％)；增益介质Nd:YAG晶体4的左端面用于透射808.8nm半导体泵浦激光和1064nm、1319nm、946nm三个波长的基频光。
优选地，所述输出镜9的腔内端面为曲率半径为75mm的凹面，凹面镀有1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长的高反膜(R＞99.8％)和556.21nm、558.76nm、560.13nm、561.50nm四个波长的增透膜(T＞99.7％)；输出镜9的腔外端面为平面，平面镀有556.21nm、558.76nm、560.13nm、561.50nm四个波长的增透膜(T＞99.7％)；所述输出镜9用于反射1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长的基频光并透射输出556.21nm、558.76nm、560.13nm、561.50nm四个波长的黄绿色激光。
优选地，所述全反镜11腔内端面为曲率半径为135mm的凹面，凹面镀有556.21nm、558.76nm、560.13nm、561.50nm、1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm七个波长的高反膜(T＞99.5％)和1319nm、1064nm、946nm三个波长的增透膜(T＞90％)；全反镜11腔外端面为平面，平面镀有1319nm、1064nm、946nm三个波长的增透膜(T＞99.7％)；所述全反镜11用于反射1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长的基频光和556.21nm、558.76nm、560.13nm、561.50nm四个波长的黄绿色激光，同时透射1064nm、1319nm、946nm三个波长的基频光。
优选地，所述增益介质Nd:YAG晶体4的左端面和全反镜11镀制的1064nm，1319nm和946nm三个波长的增透膜将导致由增益介质Nd:YAG晶体4产生的1064nm，1319nm和946nm三个波长的基频光因腔内损耗大于增益而被抑制振荡；
优选地，所述增益介质4左端面、输出镜9和全反镜11镀制的1112.42nm、1117.52nm和1123.00nm三个波长的全反膜将保证增益介质Nd:YAG晶体4产生的1112.42nm、1117.52nm和1123.00nm三个波长在的基频光在谐振腔内的增益大于损耗而在谐振腔内同时振荡；
所述偏振控制片5与双折射晶体6构成双折射滤波器。1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长的基频光经过偏振控制片5和双折射晶体6组成的双折射滤波器之后，依据产生的相位差原理，精密调节偏振控制片5和双折射晶体6在谐振腔内与谐振腔光轴之间的角度，可以实现1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三种基频光中的一种或两种波长在谐振腔内的波长选择性振荡；
优选地，增益介质Nd:YAG晶体4后面有偏振控制片5，所述偏振控制片5的两个通光面均镀有1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长的增透膜(T＞99.7％)。
优选地，偏振控制片5按照一定起偏角插入谐振腔后，1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm基频光由非偏振光变化为线偏振光；1112.42nm基频光对应的起偏角为55.31°、1117.52nm基频光对应的起偏角为55.12°、1123.00nm基频光对应的起偏角为54.92°。
优选地，在所述偏振控制片5后放置一个双折射晶体LiNdO3 6，所述双折射晶体LiNdO3 6的两个通光面均镀有1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长的增透膜(T＞99.7％)；1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长的线偏振基频光通过双折射晶体之后会产生双折射效应，产生相位差，实现1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长基频光不同角度的偏折。
所述第一三维角度调谐波长控制器7、第二三维角度调谐波长控制器8从左向右依次放置在双折射晶体6和输出镜9之间。
优选地，所述第一三维角度调谐波长控制器7和第二三维角度调谐波长控制器8的的通光元件均为直径为5mm的光学透镜。光学透镜的两个通光面均为平面。两个通光面从内向外均镀有1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长的增透膜(T＞99.7％)和铬氧化层；铬氧化层对1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长高反射。
优选地，通过高能脉冲激光束对铬氧化层的中心实施激光打孔，在不伤及1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长增透膜的前提下，在铬氧化层中心获得一个100μm直径的通光孔径。
优选地，所述第一、第二三维角度调谐波长控制器的通光孔径重叠区域为基频光通过区域，通过精密调节第一和第二三维角度调谐波长控制器的光轴与谐振腔光轴之间的夹角并配合偏振控制片5和双折射晶体6的角度调节，改变通光孔径的重叠区域中心与谐振腔光轴的x轴和y轴间距，实现其中单一波长或两种波长基频光的波长选择性振荡；改变通光孔径的重叠区域的面积，压缩基频光的谱线宽度压缩，实现单频基频光振荡。
所述在第二三维角度调谐波长控制器8与全反镜11之间有非线性光学频率变换晶体10。
优选地，所述非线性光学频率变换晶体10为I类角度匹配的LBO晶体，两个通光面均镀有1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm、556.21nm、558.76nm、560.13nm、561.50nm七个波长增透膜(T＞99.5％)。
优选地，所述1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm单频基频光经过非线性频率变换后，分别由1112.42nm波长独立振荡并通过非线性倍频过程获得556.21nm波长单频黄绿色激光、由1117.52nm波长独立振荡并通过非线性倍频过程获得558.76nm波长单频黄绿色激光、由1117.52nm和1123.00nm两个波长同时振荡并通过非线性和频过程获得560.13nm波长单频黄绿色激光、由1123.00nm波长独立振荡并通过非线性倍频过程获得561.50nm波长单频黄绿色激光。556.21nm、558.76nm、560.13nm和561.50nm四个波长的单频黄绿色激光均通过输出镜9输出激光器的谐振腔外。
激光器产生波长可调谐的连续黄绿波段激光过程如下：
S1、利用增益介质Nd:YAG晶体4吸收泵浦源1的半导体激光能量，同时产生1064nm，1319nm、946nm、1112.42nm、11117.52nm、1123.00nm六个波长的基频光；
S2、所述增益介质Nd:YAG晶体4的左端面和全反镜11镀制的1064nm，1319nm和946nm三个波长的增透膜将导致由增益介质Nd:YAG晶体4产生的1064nm，1319nm和946nm三个波长的基频光因腔内损耗大于增益而被抑制振荡；
S3、所述增益介质4左端面、输出镜9和全反镜11镀制的1112.42nm、1117.52nm和1123.00nm三个波长的全反膜将保证增益介质Nd:YAG晶体4产生的1112.42nm、1117.52nm和1123.00nm三个波长的基频光在谐振腔内的增益大于损耗而在谐振腔内同时振荡；
S4、使用双折射滤波器，依据相位差原理，分别精密调节第四三维弧线型俯仰调节台15和第五三维弧线型俯仰调节台16，从而调节偏振控制片5和双折射晶体6在谐振腔内与谐振腔光轴之间的角度，以选择1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三种基频光中的一种或两种波长在谐振腔内实现波长选择性振荡；
S5、通过精密调节第一三维角度调谐波长控制器7和第二三维角度调谐波长控制器8的光轴与谐振腔光轴之间的夹角并配合偏振控制片5和双折射晶体6的角度调节，改变通光孔径的重叠区域的面积，压缩振荡基频光的谱线宽度，实现单频基频光振荡；
S6、进一步的，将1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm单频基频光经过非线性频率变换后，分别由1112.42nm波长独立振荡并通过非线性倍频过程获得556.21nm波长单频黄绿色激光、由1117.52nm波长独立振荡并通过非线性倍频过程获得558.76nm波长单频黄绿色激光、由1117.52nm和1123.00nm两个波长同时振荡并通过非线性和频过程获得560.13nm波长单频黄绿色激光、由1123.00nm波长独立振荡并通过非线性倍频过程获得561.50nm波长单频黄绿色激光；
S7、所述556.21nm、558.76nm、560.13nm、561.50nm四个波长的单频黄绿色激光分别由输出镜9输出。
在一个实施例中，激光器结构如图1所示，具体地，所述泵浦源1的中心波长为808.8nm，半导体激光泵浦功率为5W。所述增益介质4为Nd:YAG晶体棒，尺寸为3×3×6mm，Nd3+掺杂浓度0.6at.％，左端面镀有808.8nm、1064nm、1319nm、946nm的增透膜(T＞95％)和112nm、1116nnm、1123nm的高反膜(R＞99.7％)，右端面镀有808.8nm、1064nm、1319nm、946nm、1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm七个波长的增透膜(T＞99.7％)；所述I类角度匹配非线性光学频率变换晶体10为LBO晶体，尺寸为2×2×8mm，两个通光面均镀有1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm、556.21nm、558.76nm、560.13nm、561.50nm七个波长的增透膜(T＞99.5％)。
在一个实施例中，
由于光学晶体放置的角度对基频光输出影响较大，可通过调节用于固定偏振控制片5、双折射晶体6的第四三维弧线型俯仰调节台15和第五三维弧线型俯仰调节台16来改变偏振控制片5和双折射晶体6的角度，再精细调节三维角度调谐波长控制器的角度，从而使得激光器能够通过如下实施方式产生激光：
(1)插入I类角度相位的匹配非线性光学频率变换晶体10时，调节第四三维弧线型俯仰调节台15，旋转偏振控制片角度为55.31度时，此时光斑为一条直线，然后插入双折射晶体6，通过为精密调节第五三维弧线型俯仰调节台16获得一个圆形的光斑，再调节控制第一三维角度调谐波长控制器7的第六三维弧线型俯仰调节台17以及控制第二三维角度调谐波长控制器8的第七三维弧线型俯仰调节台18的方向角和俯仰角，用光谱仪测得中心波长为556.21nm的单频黄绿色激光，用功率计测得最大输出功率为851mW；
(2)继续调节第四三维弧线型俯仰调节台15，旋转偏振控制片角度为55.12度时，此时光斑为一条直线，插入双折射晶体6，通过为精密调节第五三维弧线型俯仰调节台16获得一个圆形的光斑，再调节控制第一三维角度调谐波长控制器7的第六三维弧线型俯仰调节台17以及控制第二三维角度调谐波长控制器8的第七三维弧线型俯仰调节台18的方向角和俯仰角，用光谱仪测得中心波长为558.76nm的单频黄绿色激光；用功率计测得最大输出功率为689mW；
(3)继续调节第四三维弧线型俯仰调节台15，旋转偏振控制片角度为55.08度时，此时光斑为一条直线，插入双折射晶体6，通过为精密调节第五三维弧线型俯仰调节台16获得一个圆形的光斑，再调节控制第一三维角度调谐波长控制器7的第六三维弧线型俯仰调节台17以及控制第二三维角度调谐波长控制器8的第七三维弧线型俯仰调节台18的方向角和俯仰角，用光谱仪测得中心波长为560.13nm的单频黄绿色激光；用功率计测得最大输出功率为372mW；
(4)继续调节第四三维弧线型俯仰调节台15，旋转偏振控制片角度为54.92度时，此时光斑为一条直线，插入双折射晶体6，通过为精密调节第五三维弧线型俯仰调节台16获得一个圆形的光斑，再调节控制第一三维角度调谐波长控制器7的第六三维弧线型俯仰调节台17以及控制第二三维角度调谐波长控制器8的第七三维弧线型俯仰调节台18的方向角和俯仰角，用光谱仪测得中心波长为561.50nm的单频黄绿色激光；用功率计测得最大输出功率为541mW。
此外，用光谱仪测量的556.21nm、558.76nm、560.13nm和561.50nm四种单频黄绿色激光光谱如图4至图7所示，用功率计测量的556.21nm、558.76nm、560.13nm和561.50nm四种单频黄绿色激光输出功率与泵浦电流变化曲线如图8。
综上，本公开提出的激光器与目前常规的铜蒸汽和染料激光器比较，例如半导体激光泵浦掺Nd3+晶体腔内和频技术、拉曼频移技术、蓝色激光泵浦掺Pb3+晶体全固态激光器技术来获得黄、绿波段激光而言，具有涵盖黄、绿波段宽光谱范围、波长大范围可调谐、可同时输出可见光波段黄绿光调谐激光且最大输出功率高、激光器结构紧凑、效率高、运转成本低、便于调整、绿色无污染等优点，具有很强的实用性。
最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种波长可调谐的单频黄绿光激光器，其特征在于，其包括：
泵浦源、准直镜、聚焦镜、增益介质、偏振控制片、双折射晶体、第一和第二三维角度调谐波长控制器、输出镜、非线性光学频率变换晶体和全反镜，其中，
所述增益介质的左端面、输出镜和全反镜构成激光谐振腔；
所述准直镜左侧有产生半导体激光的泵浦源，聚焦镜与输出镜之间从左向右依次有增益介质、偏振控制片、双折射晶体、第一三维角度调谐波长控制器和第二三维角度调谐波长控制器；所述输出镜与全反镜之间有非线性光学频率变换晶体；
所述增益介质在吸收半导体激光之后产生1064nm，1319nm、946nm、1112.42nm、1117.52nm和1123.00nm的6个波长基频光；1064nm，1319nm和946nm三个基频光经过镀有1064nm，1319nm和946nm增透膜的增益介质、输出镜、全反镜后被抑制振荡；增益介质左端面、输出镜和全反镜镀制的1112.42nm、1117.52nm和1123.00nm三个波长的全反射膜使得1112.42nm、1117.52nm和1123.00nm基频光在激光谐振腔内同时振荡；
所述1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm基频光中的一种或两种波长经过偏振控制片、双折射晶体组成的双折射滤波器之后在激光谐振腔内实现波长选择性振荡；
所述1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm基频光通过第一三维角度调谐波长控制器和第二三维角度调谐波长控制器后谱线宽度被压缩，实现单频基频光振荡；
所述1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm单频基频光经过非线性频率变换后，分别：
由1112.42nm波长独立振荡并通过非线性倍频过程获得556.21nm波长单频黄绿色激光；和，
由1117.52nm波长独立振荡并通过非线性倍频过程获得558.76nm波长单频黄绿色激光；和，
由1117.52nm和1123.00nm两个波长同时振荡并通过非线性和频过程获得560.13nm波长单频黄绿色激光；以及，
由1123.00nm波长独立振荡并通过非线性倍频过程获得561.50nm波长单频黄绿色激光。
2.根据权利要求1所述的一种波长可调谐的单频黄绿光激光器，其特征在于，优选的，
准直镜、聚焦镜、增益介质、偏振控制片、双折射晶体、第一和第二三维角度调谐波长控制器、输出镜、非线性光学频率变换晶体和全反镜依次利用L型摆针分别固定在第一三维弧线型俯仰调节台至第十三维弧线型俯仰调节台上；
通过调节第一三维弧线型俯仰调节台至第十三维弧线型俯仰调节台以控制俯仰角、方向角以及前后间距以实现黄绿色激光的波长可调谐和谱线宽度压缩。
3.根据权利要求1所述的一种波长可调谐的单频黄绿光激光器，其特征在于，第一三维弧线型俯仰调节台至第十三维弧线型俯仰调节台分别包括二维平移台、一维升降台和三维旋转台以在三维坐标方向上调节，所述二维平移台包括二个水平方向上的运动以调整光学元件水平方向上的距离；所述一维升降台在竖直方向上伸缩以调整光学元件竖直方向的距离。
4.根据权利要求1所述的一种波长可调谐的单频黄绿光激光器，其特征在于，
所述增益介质包括Nd:YAG晶体，其在泵浦源下同时产生1064nm、1319nm、946nm、1112.42nm、1117.52nm和1123.00nm六个波长的基频光；
Nd:YAG晶体左边的泵浦端面镀有808.8nm、1064nm、1319nm、946nm四个波长增透膜和1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长高反膜；
Nd:YAG晶体右边的出射面镀有808.8nm、1064nm、1319nm、946nm、1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm七个波长的增透膜。
5.根据权利要求1所述的一种波长可调谐的单频黄绿光激光器，其特征在于，所述非线性光学频率变换晶体为LBO晶体，两个通光面均镀有1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm、556.21nm、558.76nm、560.13nm、561.50nm七个波长增透膜。
6.根据权利要求1所述的一种波长可调谐的单频黄绿光激光器，其特征在于，所述偏振控制片的两个通光面均镀有1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长增透膜；1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm非偏振的基频光通过偏振控制片变化为线偏振光。
7.根据权利要求6所述的一种波长可调谐的单频黄绿光激光器，其特征在于，所述双折射晶体的两个通光面均镀有1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长增透膜；线偏振光的基频光通过双折射晶体之后产生相位差，实现1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长的基频光不同角度的偏折。
8.根据权利要求1所述的一种波长可调谐的单频黄绿光激光器，其特征在于，
所述第一和第二三维角度调谐波长控制器的通光元件均为直径为5mm的光学透镜，所述光学透镜的两个通光面均为平面，两个通光面从内向外均镀有1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长的增透膜和中心有直径100μm通光孔径的铬氧化层；
通光孔径对1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长高透射；第一、第二三维角度调谐波长控制器的通光孔径重叠区域为基频光的通光区域。
9.根据权利要求8所述的一种波长可调谐的单频黄绿光激光器，其特征在于，
通过调节第一、第二三维角度调谐波长控制器的俯仰角、方向角以及前后间距并配合偏振控制片和双折射晶体的角度调节，改变通光孔径的重叠区域中心与谐振腔光轴的x轴和y轴间距，从而抑制1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个基频光同时振荡，实现其中单一波长或两种波长基频光的波长选择性振荡；
改变通光孔径的重叠区域的面积，则能够实现对振荡基频光的谱线宽度压缩。
10.根据权利要求1所述的一种波长可调谐的单频黄绿光激光器，其特征在于，
所述输出镜腔内端面为凹面，镀有1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm三个波长的高反膜和556.21nm、558.76nm、560.13nm、561.50nm四个波长的增透膜；所述输出镜的出射面为平面，镀有556.21nm、558.76nm、560.13nm、561.50nm四个波长的增透膜；
所述全反镜腔内端面为凹面，镀有556.21nm、558.76nm、560.13nm、561.50nm、1112.42nm、1117.52nm、1123.00nm七个波长的高反膜和1319nm、1064nm、946nm三个波长的增透膜；所述全反射镜腔外端面为平面，镀有1319nm、1064nm、946nm三个波长的增透膜。
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