CN217507916U - 一种双波长黄光激光器装置 - Google Patents

一种双波长黄光激光器装置 Download PDF

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马英俊
杨阳
李悦萌
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本实用新型涉及激光器技术领域,公开了一种双波长黄光激光器装置,其通过绿光种子源发出绿光光束,依次经过半波片和分光棱镜进行分光后,得到两束所述绿光子光束分别入射至559nm拉曼谐振腔和589nm拉曼谐振腔,实现双波长黄光束输出。其通过双通道外腔式拉曼谐振腔与基频光相互独立,能够实现高稳定的拉曼激光输出,具有较高的拉曼转化效率,提高了获得黄光波段光束的转化效率。

Description

一种双波长黄光激光器装置
技术领域
本实用新型涉及激光器技术领域,尤其涉及一种双波长黄光激光器装置。
背景技术
在激光技术中,受激拉曼散射(SRS)是重要的变频技术之一。受激拉曼散射光的光谱可遍及紫外到近红外,大大拓宽了激光光谱范围,它与传统的气体和液体拉曼介质相比,固体拉曼介质具有粒子浓度大、体积小、拉曼增益系数大及热导性能好等优点。以晶体作为拉曼介质的固体拉曼激光器结构紧凑、效率高、稳定性好,在信息、交通、测量、医疗、国防和工农业等领域都有重要的应用。基于Ba(NO3)晶体的固体拉曼激光器,可以获得从紫外波段到近红外波段的激光输出,其中包括在医疗、雷达测量、遥感和海洋探测等领域有着重要应用的黄色激光、橙黄色激光及人眼安全激光,已经因其优异的性能和良好的应用前景受到了人们的关注。基于此,对532nm激光泵浦Ba(NO3晶体产生563nm和599nm波长的一阶、二阶Stokes光的外腔式固体拉曼激光器进行理论与实验上的研究将是一项具有实际应用意义的工作。
同时,结构简单的腔型是未来高效率拉曼激光器的发展趋势,如内、外腔式和自拉曼结构,以提高拉曼激光器的转换效率。拉曼激光器内通常有很高的功率密度,这意味着在拉曼激光器的设计过程中必须要考虑腔内的热透镜效应,包括激光晶体和拉曼晶体的热透镜效应。然而内腔式拉曼结构受激拉曼散射的非弹性散射所引起的拉曼晶体热透镜效应会影响基频光的稳定性,同时拉曼腔的稳定性也会受到激光晶体的热透镜效应影响。
固体拉曼激光器另外一个重要的发展趋势是获得高转换效率、光波覆盖范围广的激光。例如:用拉曼介质对Nd的532nm和1064nm激光进行频率转换,散射光波长覆盖黄光550nm-600nm,1.1um-15um,甚至更远的波段。其中,15um波段的黄光由于视网膜的吸收少,被称为人眼安全波段激光,在激光雷达、自由空间通信和光纤方面有着重要的应用。
固体拉曼激光器通过直接泵浦或倍频产生黄光波段的激光输出,而目前全固态激光器难以直接输出黄光波段的光束,且采用其它方法获得黄光波段的光束的转化效率偏低。
实用新型内容
本实用新型提供了一种双波长黄光激光器装置,解决了现有技术获得黄光波段的光束的转化效率偏低的技术问题。
有鉴于此,本实用新型第一方面提供了一种双波长黄光激光器装置,包括:绿光种子源、半波片、分光棱镜、559nm拉曼谐振腔和589nm拉曼谐振腔;
所述绿光种子源用于输出绿光光束,所述绿光光束的中心波长为532nm,还用于将所述绿光光束入射至所述半波片;
所述半波片用于限定所述绿光光束的偏振方向,将偏振方向限定的绿光光束入射至所述分光棱镜;
所述分光棱镜用于对所述绿光光束进行偏振分光,从而得到两束绿光子光束,将两束所述绿光子光束分别入射至所述559nm拉曼谐振腔和所述589nm拉曼谐振腔;
所述559nm拉曼谐振腔用于对所述绿光子光束作用并产生受激拉曼散射,输出中心波长为559nm的黄光;
所述589nm拉曼谐振腔用于对所述绿光子光束作用并产生受激拉曼散射,输出中心波长为589nm的黄光。
优选地,本装置还包括:光路准直模块,所述光路准直模块包括两个相对设置的45°反射镜,第一个45°反射镜用于接收所述绿光种子源输出的所述绿光光束进行反射至第二个45°反射镜;第二个45°反射镜用于接收第一个45°反射镜反射的所述绿光光束进行反射至所述半波片。
优选地,所述559nm拉曼谐振腔包括沿光轴依次设置的第一光束整形模块、第一后腔镜、第一拉曼晶体、第一输出镜和第二光束整形模块;
所述第一光束整形模块用于对所述绿光子光束进行光束整形,将经光束整形后的绿光子光束经所述第一后腔镜入射至所述第一拉曼晶体;
所述第一拉曼晶体用于对所述绿光子光束受激拉曼散射产生中心波长为559nm的黄光,将中心波长为559nm的黄光经所述第一输出镜入射至所述第二光束整形模块;
所述第二光束整形模块用于对中心波长为559nm的黄光进行光束整形。
优选地,所述589nm拉曼谐振腔包括沿光轴依次设置的第三光束整形模块、第二后腔镜、第二拉曼晶体、第二输出镜和第四光束整形模块;
所述第三光束整形模块用于对所述绿光子光束进行光束整形,将经光束整形后的绿光子光束经所述第二后腔镜入射至所述第二拉曼晶体;
所述第二拉曼晶体用于对所述绿光子光束受激拉曼散射产生中心波长为589nm的黄光,将中心波长为589nm的黄光经所述第二输出镜入射至所述第四光束整形模块;
所述第四光束整形模块用于对中心波长为589nm的黄光进行光束整形。
优选地,所述分光棱镜与所述589nm拉曼谐振腔之间的光路上设有45°反射镜。
优选地,所述绿光种子源输出的所述绿光光束的频率为1KHz,其功率为15W。
优选地,所述第一后腔镜的入射面镀有532nm高透膜,其出射面镀有559nm高反膜;所述第一输出镜的入射面镀有532nm高反膜,其出射面镀有559nm高透膜。
优选地,所述第二后腔镜的入射面镀有532nm高透膜,其出射面镀有559nm高反膜或589nm高反膜;所述第二输出镜的入射面镀有532nm高反膜或559nm高反膜,其出射面镀有589nm高透膜。
优选地,所述第一拉曼晶体和所述第二拉曼晶体均采用KGd(WO4)2材料、Ba(NO3)2材料或SrWO4材料制成。
优选地,所述45°反射镜的工作面镀有532nm高反膜。
从以上技术方案可以看出,本实用新型具有以下优点:
本实用新型提供了一种双波长黄光激光器装置,通过绿光种子源发出绿光光束,依次经过半波片和分光棱镜进行分光后,得到两束所述绿光子光束分别入射至559nm拉曼谐振腔和589nm拉曼谐振腔,实现双波长黄光束输出。其通过双通道外腔式拉曼谐振腔与基频光相互独立,能够实现高稳定的拉曼激光输出,具有较高的拉曼转化效率,提高了获得黄光波段光束的转化效率。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例提供的一种双波长黄光激光器装置的结构示意图;
图2为本实用新型另一个实施例提供的一种双波长黄光激光器装置的结构示意图。
具体实施方式
固体拉曼激光器另外一个重要的发展趋势是获得高转换效率、光波覆盖范围广的激光。例如:用拉曼介质对Nd的532nm和1064nm激光进行频率转换,散射光波长覆盖黄光550nm-600nm,1.1um-15um,甚至更远的波段。其中,15um波段的黄光由于视网膜的吸收少,被称为人眼安全波段激光,在激光雷达、自由空间通信和光纤方面有着重要的应用。
固体拉曼激光器通过直接泵浦或倍频产生黄光波段的激光输出,而目前全固态激光器难以直接输出黄光波段的光束,且采用其它方法获得黄光波段的光束的转化效率偏低。
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
为了便于理解,请参阅图1,本实用新型提供的一种双波长黄光激光器装置,包括:绿光种子源10、半波片20、分光棱镜30、559nm拉曼谐振腔40和589nm拉曼谐振腔50;
绿光种子源10用于输出绿光光束,绿光光束的中心波长为532nm,将绿光光束入射至半波片20;
半波片20用于限定绿光光束的偏振方向,将偏振方向限定的绿光光束入射至分光棱镜30;
分光棱镜30用于对绿光光束进行偏振分光,从而得到两束绿光子光束,将两束绿光子光束分别入射至559nm拉曼谐振腔40和589nm拉曼谐振腔50;
559nm拉曼谐振腔40用于对绿光子光束作用并产生受激拉曼散射,输出中心波长为559nm的黄光;
589nm拉曼谐振腔50用于对绿光子光束作用并产生受激拉曼散射,输出中心波长为589nm的黄光。
本实施例提供了一种双波长黄光激光器装置,通过绿光种子源10发出绿光光束,依次经过半波片20和分光棱镜30进行分光后,得到两束绿光子光束分别入射至559nm拉曼谐振腔40和589nm拉曼谐振腔50,实现双波长黄光束输出。其通过双通道外腔式拉曼谐振腔与基频光相互独立,能够实现高稳定的拉曼激光输出,具有较高的拉曼转化效率,提高了获得黄光波段光束的转化效率。
以上为本实用新型提供的一种双波长黄光激光器装置的一个实施例的详细描述,以下为本实用新型提供的一种双波长黄光激光器装置的另一个实施例的详细描述。
请参阅图2,本实用新型提供的一种双波长黄光激光器装置,包括:绿光种子源10、光路准直模块、半波片20、分光棱镜30、559nm拉曼谐振腔40和589nm拉曼谐振腔50;
绿光种子源10用于输出绿光光束,绿光光束的中心波长为532nm,将绿光光束入射至半波片20;
在本实施例中,绿光种子源10可为固体、光纤、半导体激光器。绿光种子源10输出的绿光光束的频率为1KHz,其功率为15W,从而得到高质量光束。
光路准直模块包括两个相对设置的45°反射镜61、62,第一个45°反射镜61用于接收绿光种子源10输出的绿光光束进行反射至第二个45°反射镜62;第二个45°反射镜62用于接收第一个45°反射镜61反射的绿光光束进行反射至半波片20;
其中,45°反射镜的工作面镀有532nm高反膜,光路准直模块可以将接收到的光束进行折转90°,同时,还将光束进行准直。
半波片20用于限定绿光光束的偏振方向,将偏振方向限定的绿光光束入射至分光棱镜30;
其中,半波片20的双面镀有532nm高透膜。
分光棱镜30用于对绿光光束进行偏振分光,从而得到两束绿光子光束,将两束绿光子光束分别入射至559nm拉曼谐振腔40和589nm拉曼谐振腔50;
其中,绿光光束被分光棱镜30分成两个方向的传输光束,可以通过转动半波片20,调节两路传输光束的功率大小。
559nm拉曼谐振腔40用于对绿光子光束作用并产生受激拉曼散射,输出中心波长为559nm的黄光;
具体地,559nm拉曼谐振腔40包括沿光轴依次设置的第一光束整形模块41、第一后腔镜42、第一拉曼晶体43、第一输出镜44和第二光束整形模块45;
第一光束整形模块41用于对绿光子光束进行光束整形,将经光束整形后的绿光子光束经第一后腔镜42入射至第一拉曼晶体43;
其中,第一后腔镜42的入射面镀有532nm高透膜,其出射面镀有559nm高反膜。
第一拉曼晶体43用于对绿光子光束作用并产生受激拉曼散射,输出中心波长为559nm的黄光,将中心波长为559nm的黄光经第一输出镜44入射至第二光束整形模块45;
其中,第一输出镜44的入射面镀有532nm高反膜,其出射面镀有559nm高透膜。
第二光束整形模块45用于对中心波长为559nm的黄光进行光束整形。
589nm拉曼谐振腔50用于对绿光子光束作用并产生受激拉曼散射,输出中心波长为589nm的黄光。
具体地,589nm拉曼谐振腔50包括沿光轴依次设置的第三光束整形模块51、第二后腔镜52、第二拉曼晶体53、第二输出镜54和第四光束整形模块55;
第三光束整形模块51用于对绿光子光束进行光束整形,将经光束整形后的绿光子光束经第二后腔镜52入射至第二拉曼晶体53;
其中,第二后腔镜52的入射面镀有532nm高透膜,其出射面镀有559nm高反膜或589nm高反膜。
第二拉曼晶体53用于对绿光子光束作用并产生受激拉曼散射,输出中心波长为589nm的黄光,将中心波长为589nm的黄光经第二输出镜54入射至第四光束整形模块55;
其中,第二输出镜54的入射面镀有532nm高反膜或559nm高反膜,其出射面镀有589nm高透膜。
第四光束整形模块55用于对中心波长为589nm的黄光进行光束整形。
需要说明的是,本实施例中的559nm拉曼谐振腔40和589nm拉曼谐振腔50为外腔式的拉曼谐振腔,其结构简单、便于调节,在不改变种子源的激光器结构的条件下,通过光学偏振系统对绿光泵浦光束进行调节,外腔式的拉曼谐振腔相比于内腔式拉曼谐振腔,基频光的稳定性不会受到由受激拉曼散射的非弹性散射所引起的拉曼晶体热透镜效应所影响,而且拉曼腔的稳定性不会被激光晶体的热透镜效应所影响。同时,通过对拉曼谐振腔长度的长度进行限定,使得拉曼谐振腔的长度较小,拉曼晶体可得到更高的功率密度,降低损耗,同时对拉曼腔的输出镜进行镀膜,可目标性的选择斯托克斯光输出使输出的光束具有拉曼转化效率、易操作、双波长黄光的特点,拉曼转化效率可达50%。
在上述实施例中,分光棱镜30与589nm拉曼谐振腔50之间的光路上设有45°反射镜63,从而使分光棱镜30分光得到的绿光子光束通过该45°反射镜63反射入589nm拉曼谐振腔50中。
在上述实施例中,第一拉曼晶体43和第二拉曼晶体53均采用KGd(WO4)2材料、Ba(NO3)2材料或SrWO4材料制成。
在一个示例中,第一拉曼晶体43和第二拉曼晶体53的长度为5cm。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种双波长黄光激光器装置,其特征在于,包括:绿光种子源、半波片、分光棱镜、559nm拉曼谐振腔和589nm拉曼谐振腔;
所述绿光种子源用于输出绿光光束,所述绿光光束的中心波长为532nm,将所述绿光光束入射至所述半波片;
所述半波片用于限定所述绿光光束的偏振方向,将偏振方向限定的绿光光束入射至所述分光棱镜;
所述分光棱镜用于对所述绿光光束进行偏振分光,从而得到两束绿光子光束,将两束所述绿光子光束分别入射至所述559nm拉曼谐振腔和所述589nm拉曼谐振腔;
所述559nm拉曼谐振腔用于对所述绿光子光束作用并产生受激拉曼散射,输出中心波长为559nm的黄光;
所述589nm拉曼谐振腔用于对所述绿光子光束作用并产生受激拉曼散射,输出中心波长为589nm的黄光。
2.根据权利要求1所述的双波长黄光激光器装置,其特征在于,还包括:光路准直模块,所述光路准直模块包括两个相对设置的45°反射镜,第一个45°反射镜用于接收所述绿光种子源输出的所述绿光光束进行反射至第二个45°反射镜;第二个45°反射镜用于接收第一个45°反射镜反射的所述绿光光束进行反射至所述半波片。
3.根据权利要求1所述的双波长黄光激光器装置,其特征在于,所述559nm拉曼谐振腔包括沿光轴依次设置的第一光束整形模块、第一后腔镜、第一拉曼晶体、第一输出镜和第二光束整形模块;
所述第一光束整形模块用于对所述绿光子光束进行光束整形,将经光束整形后的绿光子光束经所述第一后腔镜入射至所述第一拉曼晶体;
所述第一拉曼晶体用于对所述绿光子光束受激拉曼散射产生中心波长为559nm的黄光,将中心波长为559nm的黄光经所述第一输出镜入射至所述第二光束整形模块;
所述第二光束整形模块用于对中心波长为559nm的黄光进行光束整形。
4.根据权利要求3所述的双波长黄光激光器装置,其特征在于,所述589nm拉曼谐振腔包括沿光轴依次设置的第三光束整形模块、第二后腔镜、第二拉曼晶体、第二输出镜和第四光束整形模块;
所述第三光束整形模块用于对所述绿光子光束进行光束整形,将经光束整形后的绿光子光束经所述第二后腔镜入射至所述第二拉曼晶体;
所述第二拉曼晶体用于对所述绿光子光束受激拉曼散射产生中心波长为589nm的黄光,将中心波长为589nm的黄光经所述第二输出镜入射至所述第四光束整形模块;
所述第四光束整形模块用于对中心波长为589nm的黄光进行光束整形。
5.根据权利要求1或4所述的双波长黄光激光器装置,其特征在于,所述分光棱镜与所述589nm拉曼谐振腔之间的光路上设有45°反射镜。
6.根据权利要求1所述的双波长黄光激光器装置,其特征在于,所述绿光种子源输出的所述绿光光束的频率为1KHz,其功率为15W。
7.根据权利要求3所述的双波长黄光激光器装置,其特征在于,所述第一后腔镜的入射面镀有532nm高透膜,其出射面镀有559nm高反膜;所述第一输出镜的入射面镀有532nm高反膜,其出射面镀有559nm高透膜。
8.根据权利要求4所述的双波长黄光激光器装置,其特征在于,所述第二后腔镜的入射面镀有532nm高透膜,其出射面镀有559nm高反膜或589nm高反膜;所述第二输出镜的入射面镀有532nm高反膜或559nm高反膜,其出射面镀有589nm高透膜。
9.根据权利要求4所述的双波长黄光激光器装置,其特征在于,所述第一拉曼晶体和所述第二拉曼晶体均采用KGd(WO4)2材料、Ba(NO3)2材料或SrWO4材料制成。
10.根据权利要求2所述的双波长黄光激光器装置,其特征在于,所述45°反射镜的工作面镀有532nm高反膜。
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