專利名稱：一種低損耗的半導體泵浦激光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及激光領域，尤其涉及一種采用4F3/2—41 /2躍遷發(fā)射中1083nrn附近 波長的發(fā)射熒光作為基頻光的腔內低損耗的半導體泵浦激光器。
背景技術：
在Nd離子摻雜的激光增益介質中，4F3/2—4111/2躍遷中1064nm附近的熒光躍遷 強度最強， 一般采用1064nm波長作為基頻光以實現(xiàn)倍頻或三倍頻，以獲得綠光或紫外光輸 出，如圖l、 2所示半導體泵浦激光器，其包括泵浦系統(tǒng)100、激光腔腔片101、 102、 105、 均勻介質激光增益介質103如Nd: YAG以及非線性倍頻晶體104。
對于Nd摻雜的激光介質材料，532nm左右波長正好落在Nd離子吸收特征峰的次峰上。 為了實現(xiàn)1064nm波長的倍頻或三倍頻輸出，減少腔內損耗，通常采用折疊腔或加入其它光 學器件，使532nm波長的光不經過激光增益材料，以達到減少腔內損耗的目的。利用這些方 法，可以減少激光腔中的損耗，但是結構比較復雜，為其應用帶來了一定的難度。
對于稀土離子摻雜系統(tǒng)，稀土離子的能級結構可采用中心場近似得到，并且稀土離子的/
層電子在外電子層的屏蔽作用，可以近似得認為是自由離子。這樣稀土離子的能級可以用 "w^表示。對不在外場作下的自由原子或離子而言， 一組丄&7只對應于一個能級。在激光增 益介質中，稀土離子受到晶體場的作用，^+^j能級分裂成多條譜線。如圖2所示，在Nd^
離子中，^3/2多重態(tài)分裂成R!和R2兩條譜線，而、i/2多重態(tài)分裂成Y,到Y6共6條譜線。
在Nd: YV04晶體中，Nd離子在晶體中占據(jù)D2d點群的位置，根據(jù)躍遷選擇規(guī)則，對于 4F3/2—4111/2躍遷而言，在o"偏振光譜中，從R譜項到Y譜項的所有躍遷是允許的；而在;r偏 振的光譜中，只有R!—Y2、 Y4、 Y6，及112—Y!、 Y3、 Ys躍遷是許可的。在摻雜Nc^+離子的 激光增益介質中，雜質的引入，對熒光輻射有所影響，原來禁止的躍遷也會發(fā)生，但是其幾 率很小，可以不加考慮。
根據(jù)Judd—Ofelt理論，計算發(fā)現(xiàn)Nd: YV04晶體在;r偏振方向上丫2躍遷(波數(shù)為 9396cm"，及1064nm)的躍遷幾率為0.2291，在cr偏振方向上R！—Ys躍遷(波數(shù)為9230cm入 及1083nm)的躍遷幾率為0.1812 (Luo Z皿du, eds. J. Phys.: Condens. Matter vol. 6, pp. 3737-3748)。在常溫熒光測試中，可以發(fā)現(xiàn)此兩波段躍遷的存在。
如圖3所示激光增益介質Nd: YV04熒光曲線，單晶光纖(a)，單晶(b) (D. Reyes Ardila eds. J. Crystal Growth vol. 233 pp. 253-258)。以1083nm附近的基頻光所產生的倍頻光，在晶 體cr偏振方向上剛好落在4I9/2—407/2+409/2吸收躍遷的吸收邊上，晶體對此波長光的吸收幾乎 相當于材料本身的吸收，損耗?。欢趖t偏振方向上，此波段還落在419/2—407/2+409/2吸收躍
遷范圍內，還屬于N(^+離子的特征吸收，損耗大。對于其它同結構光軸的晶體，也存在相類 似的現(xiàn)象，如Nd: LuV04 、 Nd: GdV04等
發(fā)明內容
本發(fā)明目的是提供一種以1083nm附近波長光作為基頻光，結構簡單、能量的 損耗小的低損耗的半導體泵浦激光器。
本發(fā)明采用以下結構半導體泵浦激光器包括輸出1083nm附近波長光作為基頻光泵浦 系統(tǒng)、激光腔，激光腔包括激光腔腔片、激光增益介質以及非線性倍頻晶體，激光增益介質 為摻入Nc^+的激光增益介質，采用N(P離子,3/2—4111/2躍遷發(fā)射，其中
a. 當非線性倍頻晶體采用一類相位匹配，并采用o+o—e結構時，非線性倍頻晶體的軸 向與激光增益介質的光軸相互平行，倍頻光相對激光增益介質為o"偏振；
b. 當非線性倍頻晶體采用一類相位匹配，并采用e+e—o結構時，非線性倍頻晶體的軸 向與激光增益介質的光軸相互垂直，倍頻光相對激光增益介質為o"偏振；
c. 當非線性倍頻晶體采用二類相位匹配時，并采用o+e—o結構時，在非線性倍頻晶體 和激光增益介質之間插入半波片，半波片的光軸置于通光方向，并在激光增益介質光軸與非 線性倍頻晶體軸向之間的夾角的中分線上，使倍頻光相當于激光增益介質為o光。
上述的激光腔為分立式激光腔或微片式激光腔。
上述的摻入Nd3+的激光增益介質指的是Nd:YV04、 Nd:GdV04、 Nd: LuV04。 本發(fā)明采用上述結構，針對不同的非線性倍頻晶體，通過設置激光增益介質光軸與非線 性倍頻晶體軸向的相對位置，或者在二者之間加設半波片，使其倍頻光的偏振方向和激光增 益介質光軸方向互相垂直，以減少腔內損耗，從而使倍頻光得損耗降到最小。該結構在高功 率的倍頻或三倍頻激光器中，對結構的簡化有較大優(yōu)勢。


現(xiàn)結合附圖對本發(fā)明做進一步闡述
圖1是現(xiàn)有半導體泵浦激光器之一的結構示意圖2是現(xiàn)有半導體泵浦激光器之二的結構示意圖3是激光增益介質Nd: YV04熒光曲線的示意圖4是本發(fā)明半導體泵浦激光器之一的結構示意圖5是本發(fā)明半導體泵浦激光器之二的結構示意圖6是本發(fā)明半導體泵浦激光器之三的結構示意圖。
具體實施方式
請參閱圖4或5所示，本發(fā)明包括輸出1083nm附近波長光作為基頻光泵 浦系統(tǒng)100、激光腔10，激光腔10包括激光腔腔片101、 102、激光增益介質103以及非線 性倍頻晶體104，激光增益介質為摻入Nd"的激光增益介質，通常指的是Nd:YV04、 Nd:GdV04、 Nd: LuV04等一系列Nc^+摻雜的激光增益介質，采用Nd"離子4F3/2—41憩躍遷
發(fā)射，其中當非線性倍頻晶體104采用一類相位匹配，并采用o+o—e結構時，非線性倍頻晶 體104的軸向與激光增益介質103的光軸相互平行，倍頻光相對激光增益介質103為tx偏振； 當非線性倍頻晶體104采用一類相位匹配，并采用e+e—o結構時，非線性倍頻晶體104的軸 向與激光增益介質103的光軸相互垂直，倍頻光相對激光增益介質103為cr偏振；兩種狀態(tài) 均得論證1083nm附近倍頻光相對激光增益介質103為o"偏振，從而使倍頻光得損耗降到最 小。
請參閱圖6所示，當非線性倍頻晶體104采用二類相位匹配時，并采用o+e—o結構時， 在非線性倍頻晶體104和激光增益介質103之間插入半波片106，半波片106的光軸置于通 光方向，并在激光增益介質103光軸與非線性倍頻晶體104軸向之間的夾角的中分線上，設
半波片106的光軸與通光方向的夾角為p，激光增益介質103光軸與通光方向的夾角為90。， 非線性倍頻晶體104軸向與通光方向的夾角為^，即^ = (90° + 0)/2，如此利用波片結構，將
產生的倍頻光旋轉一定的角度，使倍頻光相當于激光增益介質103為o光，以減少腔內損耗。 上述的激光腔為分立式激光腔或微片式激光腔。 本發(fā)明尤其適用于緊密結構的微片式腔內倍頻激光器。
權利要求
1、一種低損耗的半導體泵浦激光器，包括輸出1083nm附近波長光作為基頻光泵浦系統(tǒng)、激光腔，激光腔包括激光腔腔片、激光增益介質以及非線性倍頻晶體，激光增益介質為摻入Nd3+的激光增益介質，采用Nd3+離子4F3/2→4I11/2躍遷發(fā)射，其特征在于a.當非線性倍頻晶體采用一類相位匹配，并采用o+o→e結構時，非線性倍頻晶體的軸向與激光增益介質的光軸相互平行，倍頻光相對激光增益介質為偏振；b.當非線性倍頻晶體采用一類相位匹配，并采用e+e→o結構時，非線性倍頻晶體的軸向與激光增益介質的光軸相互垂直，倍頻光相對激光增益介質為 偏振；c.當非線性倍頻晶體采用二類相位匹配時，并采用o+e→o結構時，在非線性倍頻晶體和激光增益介質之間插入半波片，半波片的光軸置于通光方向，并在激光增益介質光軸與非線性倍頻晶體軸向之間的夾角的中分線上，使倍頻光相當于激光增益介質為o光。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種低損耗的半導體泵浦激光器，其特征在于其激光腔為分 立式激光腔或微片式激光腔。
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種低損耗的半導體泵浦激光器，其特征在于其摻入Nd3+ 的激光增益介質指的是Nd:YV04、 Nd:GdV04、 Nd: LuV04。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低損耗的半導體泵浦激光器，其包括輸出1083nm附近波長光作為基頻光泵浦系統(tǒng)、激光腔，激光腔包括激光腔腔片、激光增益介質以及非線性倍頻晶體，激光增益介質為摻入Nd³⁺的激光增益介質，采用Nd³⁺離子⁴F_3/2→⁴I_11/2躍遷發(fā)射，通過設置激光增益介質光軸與非線性倍頻晶體軸向的相對位置，或者在二者之間加設半波片，使其倍頻光的偏振方向和激光增益介質光軸方向互相垂直，以減少腔內損耗，從而使倍頻光得損耗降到最小。
文檔編號H01S3/109GK101345392SQ20081007075
公開日2009年1月14日 申請日期2008年3月18日 優(yōu)先權日2008年3月18日
發(fā)明者盧秀愛, 礪 吳, 玉 孫, 新 陳, 陳衛(wèi)民 申請人:福州高意通訊有限公司