藍(lán)光LD泵浦摻鐠氟化釔鋰915nm近紅外全固體激光器的制造方法
【專利摘要】藍(lán)光LD泵浦摻鐠氟化釔鋰915nm近紅外全固體激光器，涉及全固體激光器。設(shè)有444nm藍(lán)光半導(dǎo)體激光器、整形棱鏡、聚焦透鏡、平面輸入鏡、Pr:YLF激光晶體、激光輸出鏡、藍(lán)光濾光片；整形棱鏡位于444nm藍(lán)光半導(dǎo)體激光器的輸出端；聚焦透鏡設(shè)于整形棱鏡的輸出端，與整形棱鏡一起對泵浦光束進(jìn)行整形和聚焦；平面輸入鏡設(shè)于聚焦透鏡的輸出端，采用鍍444nm高透、915nm高反的多層介質(zhì)膜；Pr:YLF激光晶體的輸入端面緊接著平面輸入鏡；激光輸出鏡設(shè)于Pr:YLF晶體的輸出端，采用915nm部分透射、可見光波段較高透射的多層介質(zhì)膜；藍(lán)光濾光片設(shè)于激光輸出鏡的輸出端。有效抑制可見光波段的較強(qiáng)的激光譜線。
【專利說明】藍(lán)光LD泵浦摻鐠氟化釔鋰915nm近紅外全固體激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種全固體激光器，尤其是涉及一種444nm藍(lán)光半導(dǎo)體激光器泵浦摻鐠氟化釔鋰(Pr = YLF)的915nm近紅外全固體激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]摻鐠(Pr)材料的可見光固體激光器是近年來激光器研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，Pr:YLF激光晶體可以產(chǎn)生522nm、607nm、640nm、698nm、721nm、915nm等多個波長的激光發(fā)射譜線，其中640nm和721nm的激光增益較強(qiáng)(參見文獻(xiàn)Teoman Giin et al.，"Power scalingof laser diode pumped Pr3+:LiYF4Cw lasers: efficient laser operation at522.6nm，545.9nm，607.2nm，and639.5nm"，Optics Letters36, 1002 (2011) ;T.Sandrock etal.， “Efficient continuous wave-laser emission of Pr3+-doped fluorides at roomtemperature”，App1.Phys.B58，149-151 (1994))。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對目前尚未獲得915nm新波長的Pr = YLF全固體激光器的不足，提供一種藍(lán)光LD泵浦摻鐠氟化釔鋰915nm近紅外全固體激光器。
[0004]本發(fā)明設(shè)有:
[0005]444nm藍(lán)光半導(dǎo)體激光器(LD)，所述444nm藍(lán)光半導(dǎo)體激光器(LD)作為915nm近紅外全固體激光器的泵浦源；
[0006]整形棱鏡，所述整形棱鏡位于444nm藍(lán)光半導(dǎo)體激光器的輸出端，用于實(shí)現(xiàn)泵浦光光斑的整形，使長條形的泵浦光斑整形為接近正方形；
[0007]聚焦透鏡，所述聚焦透鏡設(shè)于整形棱鏡的輸出端，用于實(shí)現(xiàn)整形后泵浦光束的聚焦；
[0008]平面輸入鏡，所述平面輸入鏡設(shè)于聚焦透鏡的輸出端，作為915nm近紅外的激光諧振腔輸入鏡。通過特殊的膜系設(shè)計，有效抑制了可見光波段的激光振蕩；
[0009]PriYLF激光晶體，所述Pr = YLF激光晶體的輸入端面緊挨著平面輸入鏡，作為915nm激光的增益介質(zhì)；
[0010]激光輸出鏡，所述激光輸出鏡設(shè)于Pr = YLF激光晶體的輸出端，作為915nm近紅外激光的輸出鏡；所述激光輸出鏡為平凹鏡，凹面曲率半徑為IOOmm ；
[0011]藍(lán)光濾光片，所述藍(lán)光濾光片設(shè)于激光輸出鏡的輸出端，用于過濾未被完全吸收的444nm泵浦光,從而使得輸出為915nm單波長近紅外激光。
[0012]本發(fā)明利用特殊的腔鏡膜系，采用半導(dǎo)體激光器泵浦Pr:YLF實(shí)現(xiàn)新波長915nm近紅外激光的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，這將為近紅外波段的Pr:YLF激光器擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域帶來重要的學(xué)術(shù)意義與使用價值。本發(fā)明的突出效果將在【具體實(shí)施方式】中呈現(xiàn)出來。本發(fā)明采用特殊設(shè)計的激光諧振腔腔鏡膜系設(shè)計，有效抑制可見光波段的較強(qiáng)的激光譜線，為近紅外激光的產(chǎn)生提供了新的方法和途徑，具有重要的學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用前景?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0014]圖2為摻鐠氟化釔鋰的能級躍遷圖。
[0015]圖3為本發(fā)明實(shí)施例藍(lán)光泵浦摻鐠氟化釔鋰的915nm近紅外全固體激光器輸出功率與泵浦吸收功率的關(guān)系曲線。其中橫坐標(biāo)為晶體吸收功率，單位為mW，縱坐標(biāo)為輸出功率，單位為mW。T為激光輸出鏡在915nm處的輸出耦合透射率，η為915nm近紅外激光的斜效率，圖中點(diǎn)代表實(shí)驗中測得的數(shù)據(jù)點(diǎn)，黑色實(shí)線為擬合的直線，其斜率代表激光斜效率。
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例藍(lán)光泵浦摻鐠氟化釔鋰的915nm紅光全固體激光器的激光光譜圖。其中橫坐標(biāo)為波長，單位為nm，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有:444nm藍(lán)光半導(dǎo)體激光器1、整形棱鏡2、聚焦透鏡3、平面輸入鏡4、Pr: YLF激光晶體5、激光輸出鏡6、藍(lán)光濾光片7。
[0019]所述整形棱鏡2位于444nm藍(lán)光半導(dǎo)體激光器I的輸出端；聚焦透鏡3設(shè)于整形棱鏡2的輸出端，與整形棱鏡2 —起對泵浦光束進(jìn)行整形和聚焦，使增益介質(zhì)充分吸收泵浦光，提高泵浦光的吸收效率，同時使得聚焦光斑足夠??；平面輸入鏡4設(shè)于聚焦透鏡3的輸出端，采用鍍444nm高透(T>90%)、915nm高反(R>99%)的多層介質(zhì)膜，作為激光器的輸入鏡；PriYLF激光晶體5，晶體摻雜濃度為0.2a.t.%，長度為8mm，其輸入端面緊接著平面輸入鏡
4。所述激光輸出鏡6設(shè)于Pr = YLF晶體5的輸出端，采用915nm部分透射、可見光波段較高透射的多層介質(zhì)膜，抑制了可見光波段的激光振蕩，并作為915nm近紅外激光的輸出鏡。藍(lán)光濾光片7設(shè)于激光輸出鏡6的輸出端，用于過濾未被完全吸收的444nm泵浦光，從而使得輸出為915nm單波長近紅外激光。
[0020]激光諧振腔腔鏡的具體鍍膜指標(biāo)如下:
[0021]平面輸入鏡采用鍍444nm高透和915nm高反(R>99%)的多層介質(zhì)膜，作為泵浦光輸入鏡。激光輸出鏡采用鍍915nm部分透射(透射率為T=L 8%)的多層介質(zhì)膜，作為915nm紅光的輸出鏡。
[0022]在激光器的設(shè)計過程中，為了使泵浦光發(fā)射譜與Pr:YLF激光晶體吸收譜實(shí)現(xiàn)最佳匹配，提高泵浦光的吸收效率，故采用444nm藍(lán)光LD作為泵浦源。通過鍍有444nm增透介質(zhì)膜的整形棱鏡和聚焦透鏡的調(diào)節(jié)，優(yōu)化泵浦光在激光晶體中的模式，進(jìn)一步提高了泵浦光的利用效率。
[0023]同時，本發(fā)明選擇在激光諧振腔的腔鏡上鍍特定的膜層以達(dá)到波長選擇的作用。平面輸入鏡鍍有444nm高透和915nm高反(R>99%)的介質(zhì)膜，激光輸出鏡采用915nm部分透射(透射率為T=L 8%)的多層介質(zhì)膜，可見光波段輸入鏡和輸出鏡的透射率都大于50%，使可見光波段處的損耗比915nm處大很多，導(dǎo)致它們的激光起振閾值比915nm大，從而有效抑制了可見光波段譜線的激光振蕩。本發(fā)明通過平面輸入鏡和激光輸出鏡的特殊鍍膜膜層設(shè)計，抑制了可見光波段更強(qiáng)譜線的激光振蕩，使得915nm能夠在諧振腔內(nèi)振蕩形成連續(xù)激光輸出。此外，對于腔體，選取對熱效應(yīng)較不敏感、有大可控模體積的平凹穩(wěn)定腔結(jié)構(gòu)，提高了激光器的輸出穩(wěn)定性。
[0024]圖2給出摻鐠氟化釔鋰的能級躍遷圖。
[0025]圖3給出藍(lán)光泵浦摻鐠氟化釔鋰的915nm近紅外全固體激光器的輸出功率與泵浦吸收功率的關(guān)系曲線，其中，輸出耦合透射率T=L 8%。從圖3可以看出:該激光器的閾值較高，為323.2mW，斜效率為14.9%，最大輸出激光功率達(dá)到39mW。
[0026]圖4給出藍(lán)光泵浦摻鐠氟化釔鋰的915nm近紅外全固體激光器的光譜圖，中心波長為914.6nm,線寬為1.8nm。
[0027]本發(fā)明首次實(shí)現(xiàn)了 444nm藍(lán)光半導(dǎo)體激光器泵浦摻鐠氟化釔鋰(Pr:YLF)激光晶體實(shí)現(xiàn)915nm新波長激光的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，增加了一種近紅外波段的Pr: YLF固體激光器，為擴(kuò)大近紅外應(yīng)用領(lǐng)域帶來重要的學(xué)術(shù)意義與使用價值。此外，藍(lán)光泵浦摻鐠氟化釔鋰的915nm近紅外全固體激光器的具體實(shí)施效果是顯著的、可再現(xiàn)的。
【權(quán)利要求】
1.藍(lán)光LD泵浦摻鐠氟化釔鋰915nm近紅外全固體激光器，其特征在于設(shè)有: 444nm藍(lán)光半導(dǎo)體激光器，所述444nm藍(lán)光半導(dǎo)體激光器作為915nm近紅外全固體激光器的泵浦源； 整形棱鏡，所述整形棱鏡位于444nm藍(lán)光半導(dǎo)體激光器的輸出端,用于實(shí)現(xiàn)泵浦光光斑的整形，使長條形的泵浦光斑整形為接近正方形； 聚焦透鏡，所述聚焦透鏡設(shè)于整形棱鏡的輸出端，用于實(shí)現(xiàn)整形后泵浦光束的聚焦； 平面輸入鏡，所述平面輸入鏡設(shè)于聚焦透鏡的輸出端，作為915nm近紅外的激光諧振腔輸入鏡； Pr: YLF激光晶體，所述Pr: YLF激光晶體的輸入端面緊挨著平面輸入鏡，作為915nm激光的增益介質(zhì)； 激光輸出鏡，所述激光輸出鏡設(shè)于Pr:YLF激光晶體的輸出端，作為915nm近紅外激光的輸出鏡； 藍(lán)光濾光片，所述藍(lán)光濾光片設(shè)于激光輸出鏡的輸出端，用于過濾未被完全吸收的444nm泵浦光,從而使得輸出為915nm單波長近紅外激光。
2.如權(quán)利要求1所述藍(lán)光LD泵浦摻鐠氟化釔鋰915nm近紅外全固體激光器，其特征在于所述激光輸出鏡為平凹鏡。
3.如權(quán)利要求2所述藍(lán)光LD泵浦摻鐠氟化釔鋰915nm近紅外全固體激光器，其特征在于所述平凹鏡的凹面曲率半徑為100mm。
4.如權(quán)利要求1所述藍(lán)光LD泵浦摻鐠氟化釔鋰915nm近紅外全固體激光器，其特征在于所述平面輸入鏡采用鍍444nm高透(T>90%)、915nm高反(R>99%)的多層介質(zhì)膜，所述高透的T>90%，所述高反的R>99%。
5.如權(quán)利要求1所述藍(lán)光LD泵浦摻鐠氟化釔鋰915nm近紅外全固體激光器，其特征在于所述Pr = YLF激光晶體的晶體摻雜濃度為0.2a.t.%，長度為8mm。
6.如權(quán)利要求1所述藍(lán)光LD泵浦摻鐠氟化釔鋰915nm近紅外全固體激光器，其特征在于所述激光輸出鏡采用915nm部分透射、可見光波段較高透射的多層介質(zhì)膜。
【文檔編號】H01S3/16GK103779770SQ201410045538
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月8日
【發(fā)明者】蔡志平, 渠彪, 徐斌, 羅塞雨, 閆宇, 王鳳娟, 許惠英 申請人:廈門大學(xué)