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一種基于自倍頻激光晶體的黃橙光激光器的制造方法

文檔序號:7010800閱讀:403來源:國知局
一種基于自倍頻激光晶體的黃橙光激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于自倍頻激光晶體的黃橙光激光器。該黃橙光激光器由泵浦源、聚焦透鏡、自倍頻激光晶體Nd:YCOB或Nd:GdCOB、激光晶體Nd:YVO4以及表面介質(zhì)膜組成,可實現(xiàn)593nm、602nm的黃橙色激光輸出。該黃橙光激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊、適用范圍廣、設(shè)計簡單、成本低以及適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的特點。
【專利說明】一種基于自倍頻激光晶體的黃橙光激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光【技術(shù)領(lǐng)域】,特別涉及一種產(chǎn)生黃橙色激光的激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]黃橙色激光在醫(yī)學(xué)、科研以及軍事等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景,特別是其在皮膚手術(shù)等方面具有較其他波長激光明顯的優(yōu)勢。目前,黃橙色激光器的實現(xiàn)方式主要有兩種:第一,是通過釹離子摻雜晶體(或玻璃)的1.06微米和1.3微米波長近紅外發(fā)射之后的和頻實現(xiàn);第二,通過激光的受激拉曼散射過程實現(xiàn)。對于和頻黃橙光激光器,一般來說,當(dāng)采用一塊激光材料產(chǎn)生雙波長近紅外激光時,由于不同發(fā)射之間的競爭,輸出的黃橙光功率不穩(wěn)定、效率低;當(dāng)采用兩塊不同激光材料產(chǎn)生雙波長近紅外激光時,無形之中必然增加了激光器的設(shè)計難度和尺寸,并降低了其穩(wěn)定性。對于黃橙光受激拉曼散射激光器,無論是通過拉曼頻移后的倍頻還是高階拉曼頻移的直接產(chǎn)生,受激拉曼散射的高閾值特性,決定了激光器的鍍膜要求非??量?,增加了激光器的設(shè)計難度、復(fù)雜程度和價格。CN101261419A通過了一種全固態(tài)連續(xù)波可調(diào)諧黃橙色相干光源,包括:利用LD半導(dǎo)體激光器端面連續(xù)泵浦產(chǎn)生連續(xù)激光的摻釹釩酸釔Nd:YV04晶體,利用Nd:YV04晶體產(chǎn)生的激光對其進(jìn)行泵浦的參量振蕩晶體周期極化鈮酸鋰PPLN和OPO全反分束鏡BS,對泵浦光和信號光進(jìn)行和頻獲得黃橙色相干光的偏硼酸鋇BBO晶體,前述器件全部是全固態(tài)器件。該方法使用了三種晶體(Nd:YV04、PPLN、ΒΒ0),結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且還使用了兩個諧振腔,對應(yīng)兩個光路,夾角37度,體積較大。因此,不利于工業(yè)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]本發(fā)明針對目前黃橙色激光的不足和重要需求,提供一種基于自倍頻激光晶體的黃橙光激光器
[0004]術(shù)語說明:
[0005]1、LD,半導(dǎo)體激光器的簡稱;
[0006]2、Nd: YC0B,釹摻雜硼酸鈣氧釔的通用簡稱;
[0007]3、Nd:GdC0B,釹摻雜硼酸鈣氧釓的通用簡稱;
[0008]4、Nd: YV04,釹摻雜釩酸釔的通用簡稱;
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0010]一種基于自倍頻激光晶體的黃橙光激光器,包括泵浦源、聚焦透鏡、自倍頻激光晶體和激光晶體,沿光路依次排列;所述自倍頻激光晶體和激光晶體的通光面鍍有介質(zhì)膜,且自倍頻激光晶體和激光晶體的一個通光面結(jié)合在一起;其中,
[0011]所述激光晶體是釹摻雜釩酸釔晶體(Nd: YV04 );
[0012]所述自倍頻激光晶體為釹摻雜硼酸鈣氧釔(Nd:YC0B)或釹摻雜硼酸鈣氧釓(NdiGdCOB),自倍頻激光晶體通光方向是1061nm與1342nm和頻產(chǎn)生黃光593nm的相位匹配方向,或者是1091與1342nm和頻產(chǎn)生橙光602nm的相位匹配方向,通過自倍頻激光晶體的激光和非線性頻率轉(zhuǎn)換,將激光晶體及自倍頻激光晶體發(fā)射的激光進(jìn)行和頻,實現(xiàn)黃橙色激光輸出。
[0013]根據(jù)本發(fā)明,所述泵浦源為產(chǎn)生808nm光的半導(dǎo)體激光器(LD)。
[0014]本發(fā)明中自倍頻激光晶體按通光方向切割,切割方向即為通光方向。所述自倍頻激光晶體為圓柱形或者長方體;通光方向長度為0.l-20mm ;優(yōu)選長度為1-lOmm,進(jìn)一步優(yōu)選長度為4_8mm。
[0015]根據(jù)本發(fā)明,所述自倍頻激光晶體Nd = YCOB或Nd = GdCOB的釹離子摻雜濃度為
0.1-30at% ;優(yōu)選的欽尚子慘雜濃度為8_15at%。
[0016]根據(jù)本發(fā)明,所述激光晶體Nd:YV04晶體的切割方向為沿晶體結(jié)晶學(xué)主軸a方向,通光方向長度為0.1-1Omm ;優(yōu)選長度為2_8mm,進(jìn)一步優(yōu)選長度為4_6mm。
[0017]所述激光晶體Nd:YV04的釹離子摻雜濃度為0.l-3at% ;優(yōu)選的釹離子摻雜濃度為
0.2~2at%0
[0018]根據(jù)本發(fā)明,所述激光晶體膠合于自倍頻激光晶體遠(yuǎn)離半導(dǎo)體激光器的表面上。所述的膠合方法采用現(xiàn)有技術(shù)即可;優(yōu)選的,可將紫外光膠均勻覆蓋在膠合面上,將激光晶體與自倍頻激光晶體的膠合面貼合后,用紫外光照射固化。
[0019]根據(jù)本發(fā)明,所述聚焦透鏡的焦距長為Imm?100mm,優(yōu)選的焦距長為5?30mm。
[0020]根據(jù)本發(fā)明,所述自倍頻激光晶體靠近半導(dǎo)體激光器的通光面鍍以對1060-1 IOOnm, 1342nm以及590_610nm光高反射的介質(zhì)膜,遠(yuǎn)離半導(dǎo)體激光器的通光面鍍以對1060-1 IOOnm和590_610nm光高反射、對1342nm光高透過的介質(zhì)膜,
[0021]根據(jù)本發(fā)明,所述激光晶體貼近自倍頻晶體的通光面鍍以對1342nm和590_610nm高透過的介質(zhì)膜,另一通光面鍍以對1340nm高反射且對1060-1 IOOnm nm和590_610nm高透過的介質(zhì)膜。
[0022]根據(jù)本發(fā)明,自倍頻激光晶體兩通光面形成對于1060_1100nm nm激光的振蕩腔,而靠近LD的一面與Nd:YV04的出射面形成1342nm激光的振蕩腔。
[0023]本發(fā)明利用集激光與倍頻于一身的自倍頻晶體釹摻雜硼酸鈣氧釔(Nd:YC0B)或釹摻雜硼酸鈣氧釓(Nd = GdCOB),通過與Nd:YV04的膠合,實現(xiàn)半導(dǎo)體激光泵浦的黃橙色激光輸出;特別是593nm黃色激光、602nm橙色激光。
[0024]本發(fā)明基于自倍頻激光晶體的黃橙光激光器在應(yīng)用時,具有以下優(yōu)勢:
[0025]1.結(jié)構(gòu)緊湊。本激光器的核心是自倍頻激光晶體和激光晶體Nd:YV04,其中,自倍頻晶體為集激光與倍頻為一身的晶體材料,晶體沿相位匹配方向切割,起到激光與和頻非線性雙重功能,Nd:YV04晶體是激光晶體,總體設(shè)計為微片結(jié)構(gòu),并且只有兩塊晶體,較常用產(chǎn)生黃橙光的和頻激光器減少非線性光學(xué)晶體,其結(jié)構(gòu)更為緊湊。
[0026]2.適用范圍寬。本發(fā)明的核心為自倍頻激光晶體Nd: YCOB或者Nd:GdC0B,其具有溫度系數(shù)適中,折射率對溫度不敏感等優(yōu)勢,適合高低溫環(huán)境或戶外使用,適用范圍寬。
[0027]3.成本低。本發(fā)明的核心為自倍頻激光晶體和激光晶體Nd:YV04兩個組成部分,無需額外的非線性光學(xué)晶體,而Nd:YV04為目前商業(yè)化成熟的激光晶體,采用成熟的膠合技術(shù)實現(xiàn)黃橙色激光的輸出,具有成本低廉的優(yōu)勢。
【專利附圖】

【附圖說明】[0028]圖1為本發(fā)明的黃橙光激光器示意圖。其中,1.半導(dǎo)體激光器泵浦源(簡稱:LD),
2.聚焦透鏡,3.自倍頻激光晶體前表面介質(zhì)膜(靠近LD的通光面),4.自倍頻激光晶體,
5.自倍頻激光晶體后表面介質(zhì)膜(遠(yuǎn)離LD的通光面),6.Nd:YV04激光晶體前表面介質(zhì)膜(靠近自倍頻激光晶體的通光面),7.Nd:YV04激光晶體,8.Nd:YV04激光晶體后表面介質(zhì)膜(遠(yuǎn)離LD的通光面),9.黃橙色激光。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述,但不限于此。
[0030]為了說明更簡潔實施例中采用以下方式對通光面進(jìn)行說明:自倍頻激光晶體靠近LD的通光面稱為前表面,遠(yuǎn)離LD的通光面為后表面。激光晶體靠近自倍頻激光晶體的通光面為前表面,遠(yuǎn)離LD的通光面為后表面。
[0031]實施例1:一種基于自倍頻激光晶體的黃橙光激光器,包括泵浦源1、聚焦透鏡2、自倍頻激光晶體4和激光晶體7,沿光路依次排列。
[0032]結(jié)構(gòu)如圖1所示,泵浦源I為發(fā)射波長為808nm的半導(dǎo)體激光器放置于聚焦透鏡2的焦距上,聚焦透鏡2的聚焦長度為5mm,自倍頻激光晶體4放置于聚焦透鏡2的焦距上,自倍頻激光晶體前表面介質(zhì)膜3為對1060-1100nm、1342nm以及590-610高反射介質(zhì)膜,自倍頻激光晶體4為Nd = YCOB晶體,Nd摻雜濃度為8at%,通光方向長度為5mm,切割方向即通光方向為1061nm和1342nm和頻產(chǎn)生593nm的相位匹配方向,自倍頻激光晶體后表面介質(zhì)膜5為對1060-1100nm和590_610nm高反射、對1342nm高透過的介質(zhì)膜。
[0033]Nd: YV04晶體7膠合于Nd: YCOB晶體后表面上,Nd: YV04激光晶體前表面介質(zhì)膜6鍍以對1342nm和590_610nm高透過膜,Nd:YV04激光晶體7的摻雜濃度為lat%、長度為2mm,切割方向為沿晶體a軸,Nd:YV04激光晶體后表面介質(zhì)膜8是對1340nm高反射且對1060-1100nm和590-6IOnm高透過膜。加大泵浦功率,可以實現(xiàn)593nm黃色激光9的輸出。
[0034]實施例2:—種基于自倍頻激光晶體的黃橙光激光器,其結(jié)構(gòu)如圖1所示,泵浦源I為發(fā)射波長為808nm的半導(dǎo)體激光器放置于聚焦透鏡2的焦距上,聚焦透鏡2的聚焦長度為8mm,自倍頻晶體4放置于聚焦透鏡2的焦距上,自倍頻激光晶體前表面介質(zhì)膜3是對1060-1 IOOnm, 1342nm以及590-610高反射膜,自倍頻激光晶體4為Nd = YCOB晶體,其摻雜濃度為5at%、長度為8mm、切割方向即通光方向為1091nm和1342nm和頻產(chǎn)生602nm的相位匹配方向,自倍頻激光晶體后表面介質(zhì)膜5為對1060-1 IOOnm和590_610nm高反射、對1342nm高透過的介質(zhì)膜,Nd:YV04晶體7膠合于Nd = YCOB晶體后表面,Nd:YV04激光晶體前表面介質(zhì)膜6鍍以對1342nm和590_610nm高透過膜,Nd:YV04激光晶體7的摻雜濃度為lat%、*度為2mm,切割方向為沿晶體a軸,Nd: YV04激光晶體后表面介質(zhì)膜8是對1340nm高反射且對1060-1 IOOnmnm和590_610nm高透過膜。加大泵浦功率,可以實現(xiàn)602nm橙色激光9的輸出。
[0035]實施例3:—種基于自倍頻激光晶體的黃橙光激光器,其結(jié)構(gòu)如圖1所示,泵浦源I為發(fā)射波長為808nm的半導(dǎo)體激光器放置于聚焦透鏡2的焦距上,聚焦透鏡2的聚焦長度為20mm,自倍頻晶體4放置于聚焦透鏡2的焦距上,自倍頻激光晶體前表面介質(zhì)膜3是對1060-1100nm、1342nm以及590-610高反射膜,自倍頻激光晶體4為Nd = GdCOB晶體,其摻雜濃度為0.lat%、長度為20mm、切割方向即通光方向為1061nm和1342nm和頻產(chǎn)生593nm的相位匹配方向,自倍頻激光晶體后表面介質(zhì)膜5對1060-1 IOOnm和590_610nm高反射、對1342nm高透過的介質(zhì)膜,Nd:YV04晶體7膠合于Nd = GdCOB晶體后表面,Nd:YV04激光晶體前表面介質(zhì)膜6鍍以對1342nm和590_610nm高透過膜,Nd:YV04激光晶體7的摻雜濃度為lat%、長度為2臟,切割方向為沿晶體a軸,Nd:YV04激光晶體后表面介質(zhì)膜8為對1340nm高反射且對1060-1 IOOnm和590_610nm高透過。加大泵浦功率,可以實現(xiàn)593nm黃色激光9的輸出。
[0036]實施例4: 一種基于自倍頻激光晶體的黃橙光激光器,其結(jié)構(gòu)如圖1所示,泵浦源I為發(fā)射波長為808nm的半導(dǎo)體激光器放置于聚焦透鏡2的焦距上,聚焦透鏡2的聚焦長度為0.1mm,自倍頻晶體4放置于聚焦透鏡2的焦距上,自倍頻激光晶體前表面介質(zhì)膜3是對1060-1100nmU342nm以及590-610高反射膜,自倍頻激光晶體4為Nd = GdCOB晶體,其摻雜濃度為30at%、長度為0.1mm、切割方向即通光方向為1091nm和1342nm和頻產(chǎn)生602nm的相位匹配方向,自倍頻激光晶體后表面介質(zhì)膜5為對1060-1 IOOnm和590_610nm高反射、對1342nm高透過的介質(zhì)膜,Nd:YV04晶體7膠合于Nd = GdCOB晶體后表面,Nd:YV04激光晶體前表面介質(zhì)膜6鍍以對1342nm和590_610nm高透過膜,Nd:YV04激光晶體7的摻雜濃度為lat%、長度為2臟,切割方向為沿晶體a軸,Nd:YV04激光晶體后表面介質(zhì)膜8為對1340nm高反射且對1060-1 IOOnmnm和590-610nm高透過。加大泵浦功率,可以實現(xiàn)602nm橙色激光9的輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種基于自倍頻激光晶體的黃橙光激光器,包括泵浦源、聚焦透鏡、自倍頻激光晶體和激光晶體,沿光路依次排列;所述自倍頻激光晶體和激光晶體的通光面鍍有介質(zhì)膜,且自倍頻激光晶體和激光晶體的一個通光面結(jié)合在一起;其中, 所述激光晶體是釹摻雜釩酸釔晶體; 所述自倍頻激光晶體為釹摻雜硼酸鈣氧釔或釹摻雜硼酸鈣氧釓,自倍頻激光晶體通光方向是1061nm與1342nm和頻產(chǎn)生黃光593nm的相位匹配方向,或者是1091與1342nm和頻產(chǎn)生橙光602nm的相位匹配方向,通過自倍頻激光晶體的激光和非線性頻率轉(zhuǎn)換,將激光晶體及自倍頻激光晶體發(fā)射的激光進(jìn)行和頻,實現(xiàn)黃橙色激光輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的黃橙光激光器,其特征在于所述泵浦源為產(chǎn)生808nm光的半導(dǎo)體激光器。
3.如權(quán)利要求1所述的黃橙光激光器,其特征在于所述自倍頻激光晶體按通光方向切害IJ,自倍頻激光晶體為圓柱形或者長方體。
4.如權(quán)利要求1所述的黃橙光激光器,其特征在于所述自倍頻激光晶體通光方向長度為0.l-20mm ;優(yōu)選長度為1-1Omm,進(jìn)一步優(yōu)選長度為4_8mm。
5.如權(quán)利要求1所述的黃橙光激光器,其特征在于所述自倍頻激光晶體Nd:YCOB或NdiGdCOB的釹離子摻雜濃度為0.l-30at% ;優(yōu)選的釹離子摻雜濃度為8_15at%。
6.如權(quán)利要求1所述的黃橙光激光器,其特征在于所述激光晶體Nd:YV04晶體的切割方向為沿晶體結(jié)晶學(xué)主軸a方向,通光方向長度為0.1-1Omm ;優(yōu)選長度為2_8mm ;所述激光晶體Nd:YV04的釹離子摻雜濃度為0.l-3at%。
7.如權(quán)利要求1所述的黃橙光激光器,其特征在于所述激光晶體膠合于自倍頻激光晶體遠(yuǎn)離半導(dǎo)體激光器的表面上。
8.如權(quán)利要求1所述的黃橙光激光器,其特征在于所述聚焦透鏡的焦距長為Imm?100mm,優(yōu)選的焦距長為5?30mm。
9.如權(quán)利要求1所述的黃橙光激光器,其特征在于所述自倍頻激光晶體靠近半導(dǎo)體激光器的通光面鍍以對1060-1100nm、1342nm以及590_610nm光高反射的介質(zhì)膜,遠(yuǎn)離半導(dǎo)體激光器的通光面鍍以對1060-1100nm和590_610nm光高反射、對1342nm光高透過的介質(zhì)膜。
10.如權(quán)利要求1所述的黃橙光激光器,其特征在于所述激光晶體貼近自倍頻晶體的通光面鍍以對1342nm和590_610nm高透過的介質(zhì)膜,另一通光面鍍以對1340nm高反射且對1060-1100nm nm和590_610nm高透過的介質(zhì)膜。
【文檔編號】H01S3/109GK103594914SQ201310556525
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】馬長勤, 于浩海, 韓學(xué)坤, 張懷金, 王繼揚, 路慶明, 嚴(yán)冬 申請人:青島鐳視光電科技有限公司, 山東大學(xué)
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