CN1292520C - 单纵模全固态蓝紫光激光器 - Google Patents

Abstract

一种单纵模全固态蓝紫光激光器，由单纵模腔外倍频Nd:YAG激光器，平面镜、λ/2石英波片、聚焦透镜、钛宝石激光器，其特点是所述的钛宝石激光器谐振腔采用三镜直角环形腔结构，由高反后腔镜、45°入射全反镜、钛宝石晶体和输出腔镜构成，该钛宝石激光器的激光输出分成两路，一路经第一遮光板进入和频晶体输出；另一路经倍频晶体、第二遮光板进入和频晶体输出。本发明单纵模全固态蓝紫光激光器具有多波长、窄线宽激光输出。

Description

单纵模全固态蓝紫光激光器

技术领域

本发明属于半导体激光泵浦全固态激光器，特别是一种单纵模全固态蓝紫光激光器。

背景技术

激光二极管(LD)泵浦的全固态激光器转换效率高、结构紧凑、寿命长，在众多领域有着广泛的应用，利用激光雷达动态监测城市空气污染的变化是其应用之一。

激光测量空气污染需要波长可调的窄线宽的单纵模激光发射源。取得单纵模激光输出的方法很多，较为常用的是通过双折射滤光器(Lyot滤波器)调谐选模，F-P标准具压窄线宽。双折射滤光器通常由两部分组成，一是双折射晶体波片，倍频晶体(如KTP)一般同时起双折射晶体波片的作用；二是选模元件，如布儒斯特片、检偏器等。现有典型的单纵模激光器的结构如图1、图2所示，其结构包括单纵模腔外倍频Nd:YAG激光器1，在该激光器1的激光输出方向上依次置放有45°置放对1064nm全反和532nm绿光高透的平面镜2、λ/2石英波片3、聚焦透镜4、钛宝石激光器5和倍频晶体6，钛宝石激光器5结构如图2所示，图中后腔镜501一面镀有波长为750-850纳米的高反膜层和532纳米的增透膜层；与后腔镜连接的是双折射滤光器502，由双折射晶体波片和检偏器组成，要配有严格的温控装置；与双折射滤光器502连接的是钛宝石晶体503，为减少晶体端面上的反射损失，将端面加工成布儒斯特角；与钛宝石晶体连接的是F-P标准具504，用于压窄线宽；输出镜505一面镀有波长为750-850纳米具有部分反射率的反射膜层，以获得最佳输出结果。

由此可见，普通的获得单纵模输出的钛宝石激光器采用直腔结构，选模空间范围很大，无疑增加了选模的难度，且存在双折射滤波器和F-P标准具等器件的插入损耗，影响输出功率。而且由以上装置取得的单纵模输出并不是稳定的，这是因为双折射晶体波片对温度变化是非常敏感的，因此必须施加严格的温控措施，否则将导致较大的功率起伏甚至跳模；再者，这种装置只能获得一种波长光源。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种单纵模全固态蓝紫光激光器，它应具有多波长、窄线宽激光输出。

本发明的目的是这样实现的：

一种单纵模全固态蓝紫光激光器，它是激光二极管泵浦的、倍频Nd:YAG激光器作为泵浦光源，半导体激光器作为种子源注入钛宝石环形腔选模的蓝紫光激光器。

本发明的具体技术解决放案如下：

一种单纵模全固态蓝紫光激光器，包括单纵模腔外倍频Nd:YAG激光器，在该激光器的激光输出方向上依次置放有45°置放对1064nm全反和532nm绿光高透的平面镜、λ/2石英波片、聚焦透镜、钛宝石激光器，其特征在于该钛宝石激光器的激光输出分成两路，一路经第一遮光板进入和频晶体输出；另一路经倍频晶体、第二遮光板进入和频晶体输出，所述的钛宝石激光器谐振腔采用三镜直角环形腔结构，由高反后腔镜、45°入射全反镜、钛宝石晶体和输出腔镜构成，该输出腔镜位于45°入射全反镜的反射光和钛宝石晶体振荡光束的交点位置，一具有窄线宽单纵模的半导体激光器的激光通过输出腔镜注入钛宝石激光器谐振腔，该高反后腔镜一面镀有波长为532纳米增透膜和750～850纳米高反膜；45°入射全反镜镀有750～850纳米高反膜，在该输出腔镜的光路上设有分束片。

本发明与传统技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、采用窄线宽半导体激光注入钛宝石环形腔激光器，减少腔内插入损耗，有利于提高激光器输出效率；

2、采用窄线宽半导体激光注入钛宝石环形腔激光器，实现窄线宽输出，有利于提高钛宝石的倍频效率；

3、利用外腔激光二极管和光栅调谐技术，获得多波长激光输出；

附图说明

图1现有技术普通单纵模激光器件原理图；

图2现有技术普通单纵模钛宝石激光器原理图；

图3为本发明单纵模全固态蓝紫光激光器最佳实施例光路结构图；

图4本发明半导体激光注入的钛宝石环形腔激光器原理图；

具体实施方式

先请参阅图3，图3本发明单纵模全固态蓝紫光激光器最佳实施例光路结构图，由图可见，本发明单纵模全固态蓝紫光激光器，包括单纵模腔外倍频Nd:YAG激光器1，在该激光器1的激光输出方向上依次置放有45°置放对1064nm全反和532nm绿光高透的平面镜2、λ/2石英波片3、聚焦透镜4、λ/2石英波片3(λ＝532纳米)，起到旋转光的偏振态的作用；聚焦透镜4，使泵浦光的能量密度达到阈值要求；钛宝石激光器7，其特征在于该钛宝石激光器7的激光输出分成两路，一路经第一遮光板K1进入和频晶体8输出；另一路经倍频晶体6、第二遮光板K2进入和频晶体8输出，所述的钛宝石激光器7谐振腔采用三镜直角环形腔结构，由高反后腔镜701、45°入射全反镜702、钛宝石晶体503和输出腔镜703构成，该输出腔镜703位于45°入射全反镜702的反射光和钛宝石晶体503振荡光束的交点位置，一具有窄线宽单纵模的半导体激光器704的激光通过输出腔镜703注入钛宝石激光器7谐振腔，该高反后腔镜701一面镀有波长为532纳米增透膜和750～850纳米高反膜；45°入射全反镜702镀有750～850纳米高反膜，在该输出腔镜703的光路上设有分束片705。

本发明的工作过程为：

单纵模腔外倍频Nd:YAG激光器1产生线偏振1064纳米单纵模激光，通过KTP倍频产生532纳米绿光，532纳米绿光泵浦钛宝石晶体503，当第二遮光板K2工作而第一遮光板K1不工作时，半导体激光器704注入通过钛宝石激光谐振腔选模产生774纳米单纵模钛宝石激光，将截取的部分1064纳米激光与774纳米激光通过和频晶体8，产生443纳米蓝光。其二，当第一遮光板K1工作而第二遮光板K2不工作时，利用半导体激光器704的光栅调谐，改变注入到钛宝石环形腔中半导体激光的波长，从而选模产生835.8纳米单纵模钛宝石激光，将其通过倍频晶体6，产生417.9纳米激光，同样将截取的部分1064纳米激光与417.9纳米激光通过和频晶体8，产生300纳米紫光。

本发明钛宝石激光器谐振腔采用三镜直角环形腔结构，通过腔外注入选模的方法，如图4所示：包括高反后腔镜701，45°全反镜702，钛宝石晶体503，输出腔镜703，半导体激光器704，分束片705。高反后腔镜701一面镀有波长为532纳米增透膜和750-850纳米高反膜；45°全反镜702一面镀有750-850纳米高反膜；本实施例中所用钛宝石晶体503在514nm处的吸收系数α₅₁₄＝1.63cm^-1，晶体长度为2cm，泵浦光的吸收率为92％；输出腔镜703一面镀有反射率为70％的反射膜层；704为窄线宽单纵模种子源半导体激光器，可调谐波长范围是750纳米到850纳米。

脉冲钛宝石激光器是一种高增益激光器，为抑制空间烧孔效应，获得窄线宽的单纵模激光，本技术中采用了非对称的三镜直角环形腔结构，使相向传播的光束具有不同的增益，这样具有较高增益的方向将优先起振，通过模式竞争抑制反方向的激光振荡，从而实现行波运转；同时环形腔相比于直线腔可以起到抑制腔内模数的作用，使腔内模数大大减少，容易选模成功；其次，通过在环形腔中注入窄线宽的单纵模半导体种子光来压窄输出激光的线宽，以获得理想的更窄的单纵模激光输出。同时，利用光栅调谐技术使注入激光的波长改变，从而获得多种单纵模激光。

Claims (1)

1、一种单纵模全固态蓝紫光激光器，包括单纵模腔外倍频Nd:YAG激光器(1)，在该激光器(1)的激光输出方向上依次置放有45°置放对1064nm全反和532nm绿光高透的平面镜(2)、λ/2石英波片(3)、聚焦透镜(4)、钛宝石激光器(7)，其特征在于该钛宝石激光器(7)的激光输出分成两路，一路经第一遮光板(K1)进入和频晶体(8)输出；另一路经倍频晶体(6)、第二遮光板(K2)进入和频晶体(8)输出，所述的钛宝石激光器(7)谐振腔采用三镜直角环形腔结构，由高反后腔镜(701)、45°入射全反镜(702)、钛宝石晶体(503)和输出腔镜(703)构成，该输出腔镜(703)位于45°入射全反镜(702)的反射光和钛宝石晶体(503)振荡光束的交点位置，一具有窄线宽单纵模的半导体激光器(704)的激光通过输出腔镜(703)注入钛宝石激光器(7)谐振腔，该高反后腔镜(701)一面镀有波长为532纳米增透膜和750～850纳米高反膜；45°入射全反镜(702)镀有750～850纳米高反膜，在该输出腔镜(703)的光路上设有分束片(705)。

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