CN210201151U - 一种全固态绿光激光器 - Google Patents

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Ruifeng Dai
戴瑞峰
Yanping Xiao
肖彦萍
Siqi Ji
纪斯琪
Wenqing Li
李文清
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本实用新型公开了一种全固态绿光激光器，所述激光器包括：LD泵浦源输出中心波长为808nm或885nm的激光，耦合透镜组将激光聚焦为圆形光斑并耦合到镀膜键合晶体中心处；镀膜键合晶体用于实现1064nm激光的脉冲输出，由激光介质、可饱和吸收体、左端无掺杂晶体、右端无掺杂晶体键合而成；右端无掺杂晶体下方设置有镀膜倍频晶体，倍频晶体端面与输出光路垂直，实现倍频532nm的脉冲激光输出。本实用新型利用镀膜键合晶体和镀膜倍频晶体，在已有的基础上优化晶体结构设计和激光器尺寸，使其结构更加紧凑、性能更加稳定、可获得短脉冲宽度和高峰值功率。

Description

一种全固态绿光激光器
技术领域
本实用新型涉及激光器领域，尤其涉及一种基于键合晶体被动调Q的腔内倍频小型化全固态绿光激光器。
背景技术
固体激光器因其具有可靠性高、光束质量好、波长可选择范围宽等优点，在激光技术研究中一直处于重要地位。近年来，随着半导体激光技术、光学材料生长工艺的不断进步，激光二极管泵浦的全固态激光器发展愈加迅速，并在工业制造、医疗、国防等领域发挥着不可替代的作用。其中，基于掺Nd3+激光工作物质(Nd:YAG、Nd:YVO4等)的1064nm激光器，以其成熟的晶体生长工艺、高激光增益系数、适中的增益线宽以及泵浦源价格相对低廉的优势，目前已经实现了高稳定性的大小功率、单纵模、窄线宽、低噪声等参数的输出。尤其是基于掺Nd3+的短脉冲激光器，以高峰值功率、重复频率范围较大等特点，广泛应用到关系国民经济的军事、工业、科研等重要领域。
为了获得高性能的脉冲激光输出，人们采用主/被动调Q、锁模等技术获得了脉冲激光的输出，其中被动调Q激光器具有结构简单、体积小等优点，有利于实现小型化、集成化的产品，对推动小型化激光测距、激光雷达和激光武器装备等应用具有重要的意义。目前，在Nd3+被动调Q激光器中Cr4+:YAG是最常见的可饱和吸收体，Cr4+:YAG晶体在850-1150nm范围内有一个很宽的吸收带并具有良好的可饱和吸收特性，是一种非常理想的调Q开关材料。其工作原理是对于光的吸收的饱和效应，即光的吸收随着入射光强的增加而减小使得透过率增加，最终达到饱和或“漂白”实现脉冲激光的输出。
在产生脉冲激光输出的同时，人们在不同领域对不同波长的激光同样有着日益增长需求，譬如以1μm波段激光作为基频光通过二倍频获得的0.5μm绿光为水的通过窗口，已广泛应用于水下探测、医疗等领域。相比于腔外倍频技术，腔内倍频是指将倍频晶体放置在激光谐振腔之内，因此腔内较高的功率密度有利于实现高效率的非线性频率变换，尤其对实现小型化、低功率运转的激光器具有重要的研究意义，目前常用的倍频晶体有KTP、KDP、LBO、BBO和LN等。以往针对被动调Q激光晶体的倍频研究多集中在腔外倍频，针对具有高集成度的小型化腔内倍频的激光器研究相对较少。
实用新型内容
本实用新型提供了一种全固态绿光激光器，本实用新型利用镀膜键合晶体和镀膜倍频晶体，在已有的基础上优化晶体结构设计和激光器尺寸，使其结构更加紧凑、性能更加稳定、可获得短脉冲宽度和高峰值功率，详见下文描述：
一种全固态绿光激光器，所述激光器包括：
LD泵浦源输出中心波长为808nm或885nm的激光，耦合透镜组将激光聚焦为圆形光斑并耦合到镀膜键合晶体中心处；
镀膜键合晶体用于实现1064nm激光的脉冲输出，由激光介质、可饱和吸收体、左端无掺杂晶体、右端无掺杂晶体键合而成；
右端无掺杂晶体下方设置有镀膜倍频晶体，倍频晶体端面与输出光路垂直，实现倍频532nm的脉冲激光输出。
进一步地，所述耦合透镜组采用两面凸透镜。所述左端无掺杂晶体的外侧镀膜，右端无掺杂晶体的切面镀膜。
优选地，所述激光介质为Nd：YAG晶体；所述可饱和吸收体为Cr4+：YAG晶体。
进一步地，所述镀膜倍频晶体采用可拆卸旋转结构，中心轴线位于输出光路中心。
优选地，所述镀膜倍频晶体输出端镀530～535nm增透1059～1069nm高反双色介质膜，输出光路的中心轴线经过右端无掺杂晶体折射后通过镀膜倍频晶体的中心轴线。
本实用新型提供的技术方案的有益效果是：
1、该激光器通过将激光介质、可饱和吸收体与无掺杂晶体键合在一起，可以有效的减小谐振腔的长度；
2、该激光器利用可饱和吸收体低成本、体积小、操作方便等优点产生纳秒量级高重复频率的脉冲激光输出，利用无掺杂YAG晶体对热量的吸收作用，减小端面变形带来的热效应对激光器稳定性的影响；
3、该激光器因不需要水冷、制冷片等方式散热，使得激光器的体积小型化且结构简单；利用右端切面成α角的YAG晶体和镀膜实现腔内倍频，提高激光器的效率；
4、该激光器利用镀膜键合晶体和镀膜倍频晶体构成一个谐振腔，省去输入镜，输出镜的分离使用，使得激光器的小型化更易实现；
5、该激光器利用布儒斯特角的设计使得腔内基频光为水平偏振光振荡，提高激光器的倍频效率。
附图说明
图1为一种全固态绿光激光器的结构示意图；
图2为键合晶体的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、LD泵浦源； 2、耦合透镜组；
3、键合晶体； 4、可拆卸旋转倍频晶体；
5、倍频晶体镀膜； 6、键合晶体输入端镀膜；
7、无掺杂YAG晶体； 8、Nd:YAG晶体；
9、Cr4+:YAG晶体； 10、键合晶体输出端镀膜。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
参见图1和图2，一种全固态绿光激光器包括：LD泵浦源1、耦合透镜组2、镀膜键合晶体3、可拆卸旋转倍频晶体4、以及倍频晶体镀膜5。
其中，LD泵浦源1输出中心波长为808nm或885nm的激光，耦合透镜组2为凸透镜，镀膜键合晶体3为无掺杂YAG晶体7(由左右端无掺杂晶体组成)、Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石晶体)晶体8和Cr4+:YAG(掺铬钇铝石榴石晶体)晶体9的键合，可拆卸旋转倍频晶体4为可替换旋转的包括KTP、LBO等可实现倍频的晶体。
LD泵浦源1通过调整制冷器的制冷电流，产生稳定的中心波长为808nm或885nm激光输出，与镀膜键合晶体3中的Nd:YAG和Cr4+:YAG晶体的吸收峰相匹配，输出光路的中心轴线与耦合透镜组2的光轴位于同一水平线。
耦合透镜组2的凸透镜通过焦距和位置的调整使输出光聚焦于镀膜键合晶体3的中心处，使激光聚焦为晶体3上的小型光斑。
镀膜键合晶体3的水平中心线与耦合透镜组2的光轴位于同一水平线。从左到右侧依次由左端无掺杂YAG晶体、Nd:YAG晶体8、Cr4+:YAG晶体9、右端切面呈α的无掺杂YAG晶体键合而成，其中α为61°5′，因YAG晶体折射率为1.81，当α为61°5′时可使得光路在切面的入射角i为28°55′呈布儒斯特角，此时使得基频光为水平偏振光振荡，提高激光器的倍频效率。
其中，无掺杂YAG晶体7的左端面镀键合晶体输入端镀膜6，镀有808nm或885nm增透(与LD泵浦源相匹配)、1064nm高反双色介质膜，右端切面呈α的无掺杂YAG晶体的切面镀键合晶体输出端镀膜10，输出端镀膜为1064nm增透介质膜，用于增透1064nm水平偏振光的输出。左右端无掺杂YAG晶体7用于减小激光器热效应，同时右侧的右端切面呈α的无掺杂YAG晶体用于满足光路入射角为布儒斯特角的折射实现腔内基频光的线偏振光谐振，中间的Nd:YAG晶体8和Cr4+:YAG晶体9键合部分，通过对吸收和输出激光的选择作用及其可饱和吸收特性，用于实现1064nm激光的脉冲输出。
LD泵浦在开启后Nd:YAG晶体8吸收泵浦光使得其内Nd3+形成反转分布，但由于可饱和吸收体Cr4+:YAG晶体9的存在会对1064nm的光波有较大吸收，且在镀膜的作用下，使得激光在由键合晶体、倍频晶体和镀膜组成的谐振腔内光子数密度的不断增加，Cr4+:YAG晶体9的透过率不断变大，当光子数密度持续增大到某一很高的值时，Cr4+:YAG晶体9对光的吸收达到最大，即吸收饱和，Cr4+:YAG晶体9被“漂白”，以此来产生很高的透射率，利用Cr4+:YAG晶体9对谐振腔内激光的可饱和吸收特性，来控制激光谐振腔的损耗，实现被动调Q。
倍频晶体4，采用可拆卸旋转结构设计，可以根据实际应用中的需要选择所需的倍频晶体，包括但不仅限于LBO、KTP等晶体，实现倍频532nm的脉冲激光输出。可通过360°旋转倍频晶体以实现输出光的相位匹配。通过可拆卸旋转式的设计实现单一基频光或绿色激光的输出。
倍频晶体镀膜5为倍频晶体4表面的膜层，镀有1064nm高反532nm部分反射的双色介质膜，其中心轴线位于输出光路中心，倍频晶体端面与折射角为β的输出光垂直(β≈61°4′)。
具体实现时，镀膜键合晶体3的键合顺序依次为左端无掺杂YAG晶体、掺杂Nd3+离子YAG晶体、掺杂Cr4+离子YAG晶体和右端无掺杂YAG晶体。
进一步地，左端无掺杂YAG晶体外侧镀803～813nm或880～890nm增透(与LD泵浦源相匹配)、及1059～1069nm高反的双色介质膜，用于增透808nm或885nm脉冲激光输入并反射谐振腔内1064nm的激光以达谐振作用。右端为右侧切面呈α的YAG晶体的切面镀1059～1069nm增透膜，选取入射角为布儒斯特角，取其角度i的范围为29°±2°，α取61°±2°。
综上所述，本实用新型采用布儒斯特角切割的键合晶体，利用可饱和吸收体低成本、体积小、操作方便等优点产生纳秒量级高重复频率的脉冲激光振荡，并结合腔内可拆卸倍频器实现绿光脉冲激光输出，使得激光器不但结构紧凑、实用简单而且整体设计小型化，适合模块化应用。
本实用新型实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种全固态绿光激光器，其特征在于，所述激光器包括：
LD泵浦源输出中心波长为808nm或885nm的激光，耦合透镜组将激光聚焦为圆形光斑并耦合到镀膜键合晶体中心处；
镀膜键合晶体用于实现1064nm激光的脉冲输出，由激光介质、可饱和吸收体、左端无掺杂晶体、右端无掺杂晶体键合而成；
右端无掺杂晶体下方设置有镀膜倍频晶体，倍频晶体端面与输出光路垂直，实现倍频532nm的脉冲激光输出。
2.根据权利要求1所述的一种全固态绿光激光器，其特征在于，所述耦合透镜组采用两面凸透镜。
3.根据权利要求1所述的一种全固态绿光激光器，其特征在于，所述左端无掺杂晶体的外侧镀膜，右端无掺杂晶体的切面镀膜。
4.根据权利要求1所述的一种全固态绿光激光器，其特征在于，所述激光介质为Nd：YAG晶体；所述可饱和吸收体为Cr4+：YAG晶体。
5.根据权利要求1所述的一种全固态绿光激光器，其特征在于，所述镀膜倍频晶体采用可拆卸结构，中心轴线位于输出光路中心。
6.根据权利要求1或5所述的一种全固态绿光激光器，其特征在于，所述镀膜倍频晶体输出端镀530～535nm增透1059～1069nm高反双色介质膜，输出光路的中心轴线经过右端无掺杂晶体折射后通过镀膜倍频晶体的中心轴线。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111952830A (zh) * 2020-07-21 2020-11-17 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种纳秒种子源及双脉宽光纤激光器
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CN113206432A (zh) * 2021-04-30 2021-08-03 温州大学 一种梯形键合被动调q激光模组
CN113540938A (zh) * 2021-07-02 2021-10-22 西安电子科技大学 一种用于libs测量的高峰值功率微型纳秒无制冷激光器
CN113889835A (zh) * 2021-04-28 2022-01-04 中国科学院理化技术研究所 一种激光晶体、激光器以及百皮秒激光的制备方法
WO2024040638A1 (zh) * 2022-08-22 2024-02-29 高新 一种固体激光器

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111952830A (zh) * 2020-07-21 2020-11-17 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种纳秒种子源及双脉宽光纤激光器
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CN113206432A (zh) * 2021-04-30 2021-08-03 温州大学 一种梯形键合被动调q激光模组
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