CN114725766A - 一种基于自倍频激光晶体的黄光激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于自倍频激光晶体的黄光激光器,该黄光激光器由泵浦源、聚焦透镜、自倍频激光晶体、激光谐振组成,其中,所述自倍频激光晶体是钕(Nd)离子掺杂硼酸钙氧稀土盐晶体,包括钕离子掺杂硼酸钙氧钇Nd:YCOB或钕掺杂硼酸钙氧钆Nd:GdCOB,按晶体非主平面有效非线性系数最大方向切割,可实现570‑590nm的黄光激光输出。与现有技术相比,该黄光激光器具有输出功率高,结构简单、紧凑,成本低,适用范围广,适合工业化生产等特点。
Description
技术领域
本发明属于激光技术领域,特别涉及一种基于自倍频激光晶体的黄光激光器。
背景技术
黄光是指波长处于577-597nm波段的发光,该波段激光在医疗、通讯、科研和军事等领域具有重要的应用。目前可实现黄光激光的技术有拉曼激光器、非线性和频激光器、半导体泵浦固体激光器等。对于黄光受激拉曼散射激光器,无论是通过拉曼频移后的倍频还是高阶拉曼频移的直接产生,其结构和设计都比较复杂,而且激光器的镀膜要求也非常苛刻;对于非线性和频激光器,主要利用钕离子掺杂激光材料的1.06μm和1.3μm发射,通过非线性光学晶体实现外和频或者内和频的形式产生590nm黄光激光输出,两种方式都至少需要两块晶体(激光晶体和倍频晶体)来实现和频过程,涉及复杂的激光结构和镀膜方式,且输出波长单一,转换效率低、稳定性差;半导体泵浦固体激光器理论上可产生577-600nm波段内的任何波长激光,但是对于每个目标波长,激光器都要经过特殊的设计,成本昂贵。因此,寻找一种结构简单、紧凑,成本低,适用范围广的黄光激光器迫在眉睫。
专利CN 103594914A公开了一种基于自倍频激光晶体的黄橙光激光器,该黄橙光激光器由泵浦源、聚焦透镜、自倍频激光晶体Nd:YCOB或Nd:GdCOB、激光晶体Nd:YVO4以及表面介质膜组成,实现593nm、602nm的黄橙色激光输出。然而该和频方式需要两块晶体来实现,涉及复杂的激光结构设计和镀膜方式,增加系统复杂性,且输出波长单一,存在转换效率低、稳定性差等问题,不利于工业化生产。专利CN 105071217A公开了一种自倍频全固态黄光激光器,该激光器包括激励源、聚焦系统、自倍频激光晶体、激光谐振腔,其中,自倍频激光晶体是镱离子掺杂硼酸钙氧稀土盐晶体,沿晶体非主平面有效非线性系数最大方向切割,其实现了570-590nm黄光激光输出。该激光器实现了简单紧凑的一块晶体的黄光激光输出,但镱离子掺杂的激光器在1140-1180nm波段存在发光弱,发射截面低的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种基于自倍频激光晶体的黄光激光器,实现570-590nm的钕离子掺杂自倍频黄光有效输出,获得黄光激光器。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种基于自倍频激光晶体的黄光激光器,该激光器包括沿光路依次排列设置的泵浦源、聚焦透镜、激光谐振腔以及自倍频激光晶体,所述的激光谐振腔由输入镜和输出镜组成,输入镜和输出镜上分别设有介质膜以抑制1020-1080nm波段起振,实现从1140-1180nm波段激光起振;输出镜上镀有对泵浦源光源高反射的介质膜,以增加晶体对于泵浦光的有效吸收;所述自倍频激光晶体位于所述输入镜和输出镜之间;所述自倍频激光晶体是钕离子掺杂硼酸钙氧稀土盐晶体。
通过自倍频激光晶体产生激光振荡和非线性频率转换,将泵浦源出射的光经过所述聚焦透镜的准直聚焦,并通过输入镜注入到所述自倍频激光晶体中,所述自倍频激光晶体吸收泵浦光能量在所述激光谐振中产生基频光,基频光利用所述自倍频激光晶体的倍频效应进行倍频,实现570-590nm黄光激光输出。
优选地,所述泵浦源为产生808nm光的半导体激光器。
优选地,所述自倍频激光晶体为圆柱形或者长方体,所述自倍频激光晶体通光方向是自倍频的相位匹配方向,即沿晶体非主平面有效非线性系数最大方向切割。
优选地,所述自倍频激光晶体通光方向长度为0.1-30mm。优选长度为5-8mm。
优选地,所述自倍频激光晶体为Nd:YCOB或Nd:GdCOB,钕离子掺杂浓度为0.1-30at%。
优选地,所述钕离子掺杂浓度为3-8at%。
优选地,所述聚焦透镜的焦距长为1-100mm。优选的焦距长为10-30mm。
优选地,所述输入镜或者所述自倍频激光晶体的光入射端镀以770-850nm高透过的介质膜。
优选地,所述输出镜或者所述自倍频激光晶体的光出射端镀以1020-1080nm高透过、770-850nm高反射的介质膜。
优选地,所述输入镜镀以对1100-1200nm和550-600nm高反射的介质膜,所述输出镜镀以对1100-1200nm高反射且对550-600nm高透过的介质膜;以实现黄光波段有效输出,减少对泵浦光的损耗。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、结构简单、紧凑、成本低。本激光器通过钕离子掺杂硼酸钙氧稀土盐晶体产生基频光并自倍频实现570-590nm黄光激光输出,突破了现有黄光激光器至少需要两块晶体的特点,降低了激光器结构设计和镀膜的复杂性,结构更为简单紧凑,易于实现,成本低。
2、易于实现高功率激光输出。本发明的自倍频激光晶体Nd:YCOB或者Nd:GdCOB,在1140-1180nm波段具有较强发光,发射截面较镱离子掺杂的激光晶体高一个数量级,且折射率对温度不敏感,易实现较高功率的激光输出,适合高低温环境或户外使用。
附图说明
图1为本发明自倍频黄光激光器的结构示意图;
图2为实施例1的Nd/Yb:YCOB晶体归一化荧光光谱;
图中:1-泵浦源;2-聚焦透镜;3-入射镜;4-自倍频激光晶体;5-输出镜;6-黄光激光。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
实现575nm黄色激光输出的自倍频黄光激光器
结构如图1所示,该黄光激光器由泵浦源1、聚焦透镜2、入射镜3、自倍频激光晶体钕掺杂硼酸钙氧钇晶体4和输出镜5沿光路顺序排列而成。
泵浦源1是发射波长为808nm的激光二极管,放置于聚焦透镜2的焦距上,聚焦透镜2的聚焦长度为10mm,输入镜3为平平镜,且通光面上镀以770-850nm高透过、1100-1200nm和550-600nm高反射的介质膜,自倍频激光晶体4为Nd:YCOB晶体,Nd离子掺杂浓度为6%。如图2所示,与归一化的Yb:YCOB晶体的荧光光谱对比可以看到,Nd:YCOB晶体在1140-1180nm波段具有更强的发光峰,发光宽带可调谐,且发射截面高Yb:YCOB晶体一个数量级。通光方向沿1150nm有效非线性系数最大的相位匹配方向切割,长度为10mm,通光面抛光并镀以对770-1200nm和550nm-600nm高透过介质膜。输出镜5镀以对770-850nm和1100-1200nm高反射且对1020-1080nm和550-600nm高透过的介质膜。加大泵浦功率,可以实现575nm黄色激光6的输出。
实施例2
如实施例1所述,所不同的是Nd:YCOB晶体中Nd离子掺杂浓度为8%,长度为7mm,晶体通光方向为1160nm有效非线性系数最大的相位匹配方向,实现的是波长为580nm的黄色激光输出。
实施例3
如实施例1所述,所不同的是自倍频激光晶体为Nd:GdCOB晶体,Nd离子掺杂浓度为3%。晶体通光方向为1180nm有效非线性系数最大的相位匹配方向,实现的是波长为590nm的黄色激光输出。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于自倍频激光晶体的黄光激光器,该激光器包括沿光路依次排列设置的泵浦源、聚焦透镜、激光谐振腔以及自倍频激光晶体,所述的激光谐振腔由输入镜和输出镜组成,输入镜和输出镜上分别设有介质膜以抑制1020-1080nm波段起振;输出镜上镀有对泵浦源光源高反射的介质膜;
所述自倍频激光晶体位于所述输入镜和输出镜之间;
其特征在于,所述自倍频激光晶体是钕离子掺杂硼酸钙氧稀土盐晶体。
2.根据权利要求1所述的一种基于自倍频激光晶体的黄光激光器,其特征在于,所述泵浦源为产生808nm光的半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的一种基于自倍频激光晶体的黄光激光器,其特征在于,所述自倍频激光晶体为圆柱形或者长方体,所述自倍频激光晶体通光方向是自倍频的相位匹配方向。
4.根据权利要求1所述的一种基于自倍频激光晶体的黄光激光器,其特征在于,所述自倍频激光晶体通光方向长度为0.1-30mm。
5.根据权利要求1所述的一种基于自倍频激光晶体的黄光激光器,其特征在于,所述自倍频激光晶体为Nd:YCOB或Nd:GdCOB,钕离子掺杂浓度为0.1-30at%。
6.根据权利要求5所述的一种基于自倍频激光晶体的黄光激光器,其特征在于,所述钕离子掺杂浓度为3-8at%。
7.根据权利要求1所述的一种基于自倍频激光晶体的黄光激光器,其特征在于,所述聚焦透镜的焦距长为1-100mm。
8.根据权利要求1所述的一种基于自倍频激光晶体的黄光激光器,其特征在于,所述输入镜或者所述自倍频激光晶体的光入射端镀以770-850nm高透过的介质膜。
9.根据权利要求1所述的一种基于自倍频激光晶体的黄光激光器,其特征在于,所述输出镜或者所述自倍频激光晶体的光出射端镀以1020-1080nm高透过、770-850nm高反射的介质膜。
10.根据权利要求1所述的一种基于自倍频激光晶体的黄光激光器,其特征在于,所述输入镜镀以对1100-1200nm和550-600nm高反射的介质膜,所述输出镜镀以对1100-1200nm高反射且对550-600nm高透过的介质膜。
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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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