專利名稱：一種基于硼酸鈣氧鹽晶體的自光參量振蕩激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光器件技術(shù)領(lǐng)域，利用硼酸鈣氧鹽晶體作為激光與非線性晶體，實現(xiàn)其自光參量振蕩的人眼安全激光器。
背景技術(shù)：
激光對人眼的損害，主要是其通過晶狀體的聚焦，使其到達視網(wǎng)膜時具有很強的功率密度，對視網(wǎng)膜進行灼傷，造成永久性失明。I. 5微米附近激光在人眼中的透過率很低，難以到達視網(wǎng)膜，對人眼損害極小。除此之外，該波段激光還是大氣傳輸窗口，因此其在激光測試、激光雷達、激光遙感、光通信等領(lǐng)域，都有著廣泛的應(yīng)用前景。目前國內(nèi)外獲得I.5微米附近人眼安全波段激光的方法主要有兩種
I、直接輸出利用鉺玻璃I. 5微米附近波段的譜線，直接實現(xiàn)受激輻射產(chǎn)生I. 5微米激光。但是玻璃的熱導(dǎo)率較低，導(dǎo)熱性能差，難以在高重頻下使用。2、光參量振蕩技術(shù)利用I. 06微米激光作為基頻光，以KTP、KTA等為非線性晶體，經(jīng)過二階OPO非線性過程，其產(chǎn)生的信號光在I. 5微米波段。但在使用時，需要將激光晶體與非線性晶體分別放置，使其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，維護困難，難以經(jīng)受外界的應(yīng)力沖擊，且所用KTP,KTA晶體對溫度極為敏感，在野外應(yīng)用時，由于環(huán)境溫度的變化使之效率降低甚至形不成振蕩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前在人眼安全激光器方面的缺點和不足，提出采用同時具有激光和非線性效應(yīng)的硼酸鈣氧鹽晶體作為激光和光參量介質(zhì)，實現(xiàn)自光參量振蕩激光的激光器。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種自光參量振蕩激光器，包括泵浦源、非線性晶體和諧振腔，泵浦源設(shè)在諧振腔外，非線性晶體設(shè)在諧振腔內(nèi)，其特征在于，所述的非線性晶體為摻釹硼酸氧鈣鹽晶體，該摻釹硼酸鈣氧鹽晶體沿其光參量振蕩的相位匹配方向切割，表面拋光且鍍以對I. 06微米和I. 5微米高透過的介質(zhì)膜。所述的諧振腔由入射鏡和出射鏡組成，該入射鏡鍍以對泵浦光高透過和I. 06微米和I. 5微米高反射的介質(zhì)膜，該出射鏡鍍以對I. 06微米高反射且對I. 5微米部分反射的介質(zhì)膜。所述的諧振腔由摻釹硼酸鈣氧鹽晶體兩個鍍膜的入射面和出射面組成，該入射面光學(xué)拋光并鍍以對泵浦光及I. 06微米高反射且對I. 5微米高反射的介質(zhì)膜；該出射面鍍以對I. 06微米高反射且對I. 5微米部分反射的介質(zhì)膜。所述的對I. 5微米部分反射是指I. 5微米光的透過率為I 一 20%。為了使提高激光器的峰值功率和增加轉(zhuǎn)化效率，在諧振腔中插入電光、聲光或者被動調(diào)Q器件。所述的摻釹硼酸氧鈣鹽晶體包括Nd:GdC0B、NdiYCOB及其Nd:GdYC0B。所述的摻釹硼酸氧鈣鹽晶體為圓柱形或者長方體，其通光方向的尺寸為I mm 40mmD所述的摻釹硼酸氧鈣鹽晶體中Nd的摻雜濃度為0. 0001at%—20at%,優(yōu)選的Nd的摻雜濃度為lat%—10at%。所述的泵浦源優(yōu)選半導(dǎo)體激光器或氙燈。本發(fā)明提供的單頻可見光激光器具有以下優(yōu)點
(I)結(jié)構(gòu)緊湊、簡單。本發(fā)明是集激光與非線性過程于一身，由一塊晶體取代以前所用的兩塊晶體，具有結(jié)構(gòu)更為緊湊、簡單的優(yōu)勢，也更耐外力的沖擊，具有高穩(wěn)定性和可靠性。(2)操作簡單。本發(fā)明的核心為一塊自非線性晶體，在使用時，只需將泵浦光射入晶體中即可獲得人眼安全波段激光的輸出，無需復(fù)雜的調(diào)節(jié)。(3)成本低。本發(fā)明是用一塊自非線性晶體即可實現(xiàn)，將其自身的激光和非線性效 應(yīng)集于一身，減少了加工過程，降低了成本，有利于產(chǎn)業(yè)化。


圖I為本發(fā)明的連續(xù)自光參量振蕩激光器示意圖。圖2為本發(fā)明的微片式連續(xù)自光參量振蕩激光器示意圖。圖3為本發(fā)明的調(diào)Q自光參量振蕩激光器結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為氙燈側(cè)面泵浦自光參量振蕩激光器結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式參見圖I-圖4，本發(fā)明一種自光參量振蕩激光器，包括泵浦源、非線性晶體和諧振腔。所述的非線性晶體為摻釹硼酸氧鈣鹽晶體3，該摻釹硼酸鈣氧鹽晶體3沿其光參量振蕩的相位匹配方向切割，表面拋光且鍍以對I. 06微米和I. 5微米高透過的介質(zhì)膜。所述的摻釹硼酸氧鈣鹽晶體包括Nd:GdC0B、NdiYCOB及其Nd:GdYC0B。所述的摻釹硼酸氧鈣鹽晶體3為圓柱形或者長方體，其通光方向的尺寸為I mm 40 mm。所述的摻釹硼酸氧鈣鹽晶體3中Nd的摻雜濃度為0. 0001at%—20at%,優(yōu)選的Nd的慘雜濃度為lat% 10at%o參見圖1，所述的諧振腔由入射鏡8和出射鏡9組成，該入射鏡8鍍以對泵浦光高透過和I. 06微米和I. 5微米高反射的介質(zhì)膜，該出射鏡9鍍以對I. 06微米高反射且對I. 5微米部分反射的介質(zhì)膜。泵浦源激光二極管I發(fā)出紅外808nm激光，經(jīng)光纖6耦合，再由透鏡組7擴束整形，經(jīng)過摻釹硼酸氧鈣鹽晶體3的作用，在諧振腔的入射鏡8和出射鏡9鏡之間光參量震蕩，最后輸出1570nm紅外光5。所述的對I. 5微米部分反射是指I. 5微米光的透過率為I 一 20%。參見圖2，該實施例的諧振腔由摻釹硼酸氧鈣鹽晶體3兩個鍍膜的入射面2和出射面4組成，該入射面2光學(xué)拋光并鍍以對泵浦光及I. 06微米高反射且對I. 5微米高反射的介質(zhì)膜；該出射面4鍍以對I. 06微米高反射且對I. 5微米部分反射的介質(zhì)膜。泵浦源激光二極管I發(fā)出紅外808nm激光，經(jīng)過摻釹硼酸氧鈣鹽晶體3的兩個鍍膜的入射面2和出射面4的作用，直接輸出1570nm紅外光5。參見圖3，該實施例在第一實施例的基礎(chǔ)上，在諧振腔內(nèi)插入被動調(diào)Q器件(也可是電光、聲光器件)，目的是提高激光器的峰值功率和增加轉(zhuǎn)化效率。泵浦源激光二極管I發(fā)出紅外808nm激光，經(jīng)光纖6耦合，再由透鏡組7擴束整形，經(jīng)過摻釹硼酸氧鈣鹽晶體3和CriYAG調(diào)Q晶體13的共同作用，在激光腔入射鏡8和出射鏡9鏡之間光參量震蕩，最后輸出1570nm紅外光5。如圖4，泵浦源氙燈10側(cè)面泵浦摻釹硼酸氧鈣鹽晶體3，在腔鏡8和腔鏡9之間形成光參量震蕩，最后輸出1570nm紅外光5。本發(fā)明所涉及的摻釹硼酸氧鈣鹽晶體主要包括稀土釹(Nd)摻雜的GdCa4O(BO3)3(簡稱Nd:GdC0BXYCa4O(BO3)3 (簡稱Nd:YC0B)及其混合組分晶體 GdxY1-XCa4O(BO3)3 (簡稱Nd:GdYC0B，其中x=0 I. O)。該類晶體既具有激光特性又具有二階非線性特性，通過自光 參量振蕩的過程，實現(xiàn)一塊晶體直接產(chǎn)生人眼安全波段激光。該激光器具有結(jié)構(gòu)簡單、操作簡易、對環(huán)境適應(yīng)性強、耐溫度和應(yīng)力沖擊、適合產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等優(yōu)勢。
權(quán)利要求
1.一種自光參量振蕩激光器，包括泵浦源、非線性晶體和諧振腔，泵浦源設(shè)在諧振腔夕卜，非線性晶體設(shè)在諧振腔內(nèi)，其特征在于，所述的非線性晶體為摻釹硼酸氧鈣鹽晶體，該摻釹硼酸鈣氧鹽晶體沿其光參量振蕩的相位匹配方向切割，表面拋光且鍍以對I. 06微米和I. 5微米高透過的介質(zhì)膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自光參量振蕩激光器，其特征在于，所述的諧振腔由入射鏡和出射鏡組成，該入射鏡鍍以對泵浦光高透過和I. 06微米和I. 5微米高反射的介質(zhì)膜，該出射鏡鍍以對I. 06微米高反射且對I. 5微米部分反射的介質(zhì)膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自光參量振蕩激光器，其特征在于，所述的諧振腔由摻釹硼酸鈣氧鹽晶體兩個鍍膜的入射面和出射面組成，該入射面光學(xué)拋光并鍍以對泵浦光及I. 06微米高反射且對I. 5微米高反射的介質(zhì)膜；該出射面鍍以對I. 06微米高反射且對I. 5微米部分反射的介質(zhì)膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自光參量振蕩激光器，其特征在于，所述的對I.5微米部分反射是指I. 5微米光的透過率為I 一 20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自光參量振蕩激光器，其特征在于，為了使提高激光器的峰值功率和增加轉(zhuǎn)化效率，在諧振腔中插入電光、聲光或者被動調(diào)Q器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自光參量振蕩激光器，其特征在于，所述的摻釹硼酸氧鈣鹽晶體包括Nd:GdCOB、Nd: YCOB 及其 Nd:GdYC0B。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自光參量振蕩激光器，其特征在于，所述的摻釹硼酸氧鈣鹽晶體為圓柱形或者長方體，其通光方向的尺寸為I mm 40 mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自光參量振蕩激光器，其特征在于，所述的摻釹硼酸氧鈣鹽晶體中Nd的摻雜濃度為0. 0001at%—20at%，優(yōu)選的Nd的摻雜濃度為lat%—10at%。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自光參量振蕩激光器，其特征在于，所述的泵浦源優(yōu)選半導(dǎo)體激光器或氣燈。
全文摘要
一種基于硼酸鈣氧鹽晶體的自光參量振蕩激光器，針對目前在人眼安全激光器方面的缺點和不足，提出采用同時具有激光和非線性效應(yīng)的摻釹硼酸鈣氧鹽晶體作為激光和光參量介質(zhì)，實現(xiàn)自光參量振蕩激光的激光器。本發(fā)明所涉及的摻釹硼酸鈣氧鹽晶體主要包括稀土釹(Nd)摻雜的GdCa4O(BO3)3、YCa4O(BO3)3及其混合組分晶體GdxY1-xCa4O(BO3)3，其中x=0～1.0。該類晶體既具有激光特性又具有二階非線性特性，通過自光參量振蕩的過程，實現(xiàn)一塊晶體直接產(chǎn)生人眼安全波段激光。該激光器具有結(jié)構(gòu)簡單、操作簡易、對環(huán)境適應(yīng)性強、耐溫度和應(yīng)力沖擊、適合產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等優(yōu)勢。
文檔編號H01S3/081GK102801096SQ20121030826
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者韓學(xué)坤, 王繼揚, 張懷金, 于浩海, 嚴(yán)冬 申請人:青島鐳視光電科技有限公司