CN204651675U - 一种多波长全固态混频激光器 - Google Patents
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Abstract
一种多波长全固态混频激光器，包括泵浦光源、聚光透镜、激光晶体、非线性转换晶体和滤光透镜；在泵浦光源与非线性转换晶体之间设置电致变色反射镜；电压控制装置，控制各电致变色反射镜切换状态；每个所述电致变色反射镜都将入射其中光线的光路分为两条子光路，分别为透射子光路和反射子光路；电致变色反射镜可在子光路中嵌套设置。泵浦光沿每一子光路传输都依次经过聚光透镜、激光晶体和非线性转换晶体，非线性转换晶体出射端均设置滤光透镜，混频光透过滤光透镜出射，形成该路的激光输出。该技术方案减少了混频所需的信号光，也可省去部分激光晶体，使结构更加简单紧凑，方便缩小激光器体积，且更加便于调谐。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光器技术领域，特别是一种多波长全固态混频激光器，可选择输出多个波长的激光。
背景技术
全固态激光器(Diode Pumped solid state Laser，DPL)是以半导体激光器(Laser diode，LD)作为泵浦源的固体激光器，相对于只要求工作物质为固体激光材料的传统固体激光器，DPL的激光工作物质、激励源等部分均由固体物质构成，它集中了传统固体激光器和半导体激光器的优势于一身，具有体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、寿命长、易操作、运转灵便(可实现连续/重复率/长/短脉冲等多种工作方式)、易智能化、无污染等优点，成为目前最具潜力的新一代激光源之一。光线混频是指两束或两束以上不同频率的单色强光同时入射到非线性介质后，通过介质的两次或更高次非线性电极化系数的耦合，产生光学和频与光学差频光波的现象，是光的非线性转换过程，常用于激光技术领域，例如混频激光器。
目前的全固态混频激光器，例如差频激光器，生成单一波长激光就需要两路光，即泵浦光和信号光来产生差频光，至少同时需要一个产生泵浦光的激光器和另一个产生信号光的激光器，致使混频激光器整体结构过大，结构也较为复杂；对于多波长激光器，由于需要更多路光，结构复杂导致体积变大的问题更为突出。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供多波长全固态混频激光器。
为了解决上述技术问题，本实用新型一种技术方案为：
一种多波长全固态混频激光器，包括泵浦光源、聚光透镜、激光晶体、非线性转换晶体和滤光透镜；所述泵浦光源为半导体激光器；在泵浦光源与非线性转换晶体之间设置电致变色反射镜；每个所述电致变色反射镜都将入射其中光线的光路分为两条子光路，分别为透射子光路和反射子光路；电致变色反射镜可在子光路中嵌套设置，将子光路继续分为两条子光路；光路末端的每个子光路对应一路激光输出；还包括电压控制装置，连接各电致变色反射镜并通过施加电压控制切换电致变色层状态。设置元件使其在每一子光路都组成谐振腔，泵浦光源出射的泵浦光沿任一子光路传输都依次经过聚光透镜、激光晶体和非线性转换晶体，其中激光晶体发出的被激发光和透过激光晶体的泵浦光耦合入非线性转换晶体；每一子光路的非线性转换晶体出射端均设置滤光透镜，混频光透过滤光透镜出射，形成该路的激光输出；所述激光晶体泵浦光入射的端面覆有对入射光高透、对被激发光高反的膜，与非线性转换晶体相邻的另一端面覆有对出射的混频光高反的膜，所述滤光透镜镀有对被激发光高反、对混频光高透的膜，可供形成谐振及混频光出射。
优选的，所述非线性转换晶体前设置合束镜，通过所述合束镜引入信号光。
优选的，所述导体激光器为单模半导体激光器、多模半导体激光器或锁模半导体激光器；出射连续激光或脉冲激光。
优选的，所述激光晶体不局限为Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)、Nd:YVO4(掺钕钒酸钇)、Nd:SVAP(掺钕氟钒酸钮)、Nd:YLF(掺钕氟化锂钇)、Nd:YAP(掺钕铝酸钇)或其它任何激光晶体，使用多个激光晶体时可根据需要自由选择不同的材质。
优选的，所述非线性转换晶体不局限于PPLN(Periodically Poled LithiumNiobate，PPLN，周期性极化的铌酸锂)晶体、LBO(LiB3O5，三硼酸锂)晶体和BBO(β-BaB2O4，偏硼酸钡)晶体，根据需要选择非线性晶体。
本实用新型技术方案采用低发散角半导体激光器作为泵浦源，激发激光晶体产生另外一个波段的被激发光，激光晶体对泵浦光并不完全吸收，未被完全吸收的泵浦光和被激发光一起耦合入一个周期性极化的非线性光学晶体中，通过非线性效应而转化为所需频率激光输出；采用透射反射可控的电致变色反射镜，将泵浦光或被激发光导入不同的光路，再将每一路光耦合进入非线性光学晶体，实现多路不波长激光选择输出。该技术方案省去了混频所需的额外的信号光，也可省去部分激光晶体，使结构更加简单紧凑，方便缩小激光器体积，且更加便于调谐。
附图说明
图1为实施例1第一种技术方案激光器结构示意图；
图2为实施例2第二种技术方案激光器结构示意图。
其中：
1.泵浦光源；2-1、2-2、2-3.聚光透镜；3-1、3-2、3-3.激光晶体；4-1、4-2、4-2′、4-3.非线性转换晶体；5-1、5-2、5-2′、5-3.滤光透镜；6-1、6-2.电致变色反射镜；7.全反射镜；8.合束镜；9.信号光。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本实用新型做进一步说明，以便更好地理解本实用新型。
实施例1
如图1所示是本实施例的基本结构图，泵浦光源1为808nm的半导体激光器，在其的发射光前端放置有一个电致变色反射镜6-1(45°角放置)，其中的电致变色层根据电压控制装置(图中未画出)的加载电压的不同可以在基本透明态和基本反射态之间转变，当电致变色层为基本透明态时，泵浦光可以基本无损耗通过电致变色反射镜6-1，沿透射子光路传输，然后经过一个聚光透镜2-1聚焦到激光晶体3-1(Nd:YAG晶体)，激光晶体3-1吸收808nm的激光而激发1064nm的激光，1064nm的激光再通过倍频的非线性转换晶体4-1(LBO晶体)而形成532nm的激光。
其中激光晶体3-1靠近808nm泵浦光的端面镀有1064nm高反膜和808nm高透膜，在远离808nm泵浦光的端面镀有532nm高反膜，滤光透镜5-1有1064nm高反膜和532nm高透膜。此路光经过滤光透镜5-1后出射532nm的激光。
当电致变色反射镜6-1为基本反射态时，泵浦光沿反射子光路传输，被反射到电致变色反射镜6-2上，调整电压使得电致变色反射镜6-2处于基本反射态，泵浦光进入下一级的反射子光路，被反射入聚光透镜4-2，然后光被聚焦到激光晶体3-2(Nd:YLF晶体)，激光晶体3-2吸收泵浦光激发出1053nm激光，然后再通过倍频的非线性转换晶体4-2(LBO晶体)而形成526.5nm的激光。此路光经过滤光透镜5-2后出射526.5nm的激光。
其中激光晶体3-2靠近808nm泵浦光的端面镀有1053nm高反膜和808nm高透膜，在远离808nm泵浦光的端面镀有526.5nm高反膜，滤光透镜5-2镀有1053nm高反膜和526.5nm高透膜。
调整电致变色反射镜6-1为基本反射态，同时调整电致变色反射镜6-2处于基本透射态，泵浦光先沿电致变色反射镜6-1的反射子光路，再沿电致变色反射镜6-2的透射子光路传输，泵浦光入射到全反射镜7上，再反射到聚光透镜2-3然后入射到激光晶体3-3(Nd:KGW晶体)，激发出1068nm的激光然后再通过倍频的非线性转换晶体4-3(LBO晶体)而形成534nm的激光。
其中激光晶体3-3靠近808nm泵浦光的端面镀有1068nm高反膜和808nm高透膜，在远离808nm泵浦光的端面镀有534nm高反膜，滤光透镜5-3镀有1068nm高反膜，534nm高透膜。此路光经过滤光透镜5-3后出射534nm的激光。
实施例2
如图2所示，泵浦光还是使用实施例1中的泵浦光，通过聚光透镜2-1之后聚焦到激光晶体3-1(Nd:YAG晶体)中，激发1064nm的激光，调整电压使得电致变色反射镜6-1处于基本透明态，1064nm激光经过倍频的非线性转换晶体4-1(LBO晶体)产生532nm激光。
其中激光晶体3-1靠近808nm泵浦光的端面镀有1064nm高反膜和808nm高透膜，在远离808nm泵浦光的端面镀有532nm高反膜，滤光透镜5-1镀有1064nm高反膜，532nm高透膜。此路光出射532nm的激光。
调整电压使得电致变色反射镜6-1处于基本反射态，而电致变色反射镜6-2处于基本反射态，经过倍频的非线性转换晶体4-2(LBO晶体)后产生532nm的激光。滤光透镜5-2镀有1064nm高反膜和532nm高透膜，此路光首先出射532nm的激光；出射的532nm激光再经过倍频的非线性转换晶体4-2′(BBO晶体)出射266nm的激光，滤光透镜5-2′只对266nm波段透过，对其它光反射，所以此路光出射266nm紫外激光。
调整电压使得电致变色反射镜6-1处于基本反射态，使得电致变色反射镜6-2处于基本透明态，泵浦光入射到合束镜8，合束镜8对1064nm光高反，对800nm光高透，800nm的信号光9激光从合束镜8的另外一面入射，800nm和1064nm的激光合为一束入射到非线性转换晶体4-3(PPLN晶体)中，两束光差频而产生3.2μm的激光，其中滤光透镜5-3对3.2μm激光透过，对1064nm和800nm激光反射，此路光只产生3.2μm激光。
由实施例可知，根据实际情况选择适用的泵浦光源、激光晶体和非线性转换晶体，并搭建相应的光路，即可实现各种多波长混频激光的输。混频方式可自由选择，例如三倍频、四倍频、和频、差频等，光学腔也并不局限于上述实施例中的直型腔，也可以是V字腔、L型腔或者其他任何形式的激光腔。其光学腔的部件也并不局限于实施例中的所述，根据实际的情况可以增加相应的部件。
应理解，上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于供本领域技术人员了解本实用新型的内容并据以实施，并非具体实施方式的穷举，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种多波长全固态混频激光器，包括泵浦光源、聚光透镜、激光晶体、非线性转换晶体和滤光透镜；所述泵浦光源为半导体激光器；其特征在于：
在泵浦光源与非线性转换晶体之间设置电致变色反射镜；每个所述电致变色反射镜都将入射其中光线的光路分为两条子光路，分别为透射子光路和反射子光路；电致变色反射镜可在子光路中嵌套设置，将子光路继续分为两条子光路；光路末端的每个子光路对应一路激光输出；还包括连接各电致变色反射镜的电压控制装置；
设置元件使其在每一子光路都组成谐振腔，泵浦光源出射的泵浦光沿任一子光路传输都依次经过聚光透镜、激光晶体和非线性转换晶体，其中激光晶体发出的被激发光和透过激光晶体的泵浦光耦合入非线性转换晶体；
每一子光路的非线性转换晶体出射端均设置滤光透镜，混频光透过滤光透镜出射，形成该路的激光输出；
所述激光晶体泵浦光入射的端面覆有对入射光高透、对被激发光高反的膜，与非线性转换晶体相邻的另一端面覆有对所述混频光高反的膜；所述滤光透镜镀有对被激发光高反、对混频光高透的膜。
2.根据权利要求1所述的多波长全固态混频激光器，其特征在于：所述非线性转换晶体前设置合束镜，通过所述合束镜引入信号光。
3.根据权利要求1或2所述的多波长全固态混频激光器，其特征在于：所述导体激光器为单模半导体激光器、多模半导体激光器或锁模半导体激光器；出射连续激光或脉冲激光。
4.根据权利要求1或2所述的多波长全固态混频激光器，其特征在于：每个所述激光晶体分别为Nd:YAG、Nd:YVO4、Nd:SVAP、Nd:YLF或Nd:YAP晶体。
5.根据权利要求1或2所述的多波长全固态混频激光器，其特征在于：每个所述非线性转换晶体分别为LBO、BBO或PPLN晶体。
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Cited By (1)
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