全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，由激光二極管LD發(fā)出的泵浦光通過聚焦耦合透鏡系統(tǒng)整形聚焦，進(jìn)入激光增益介質(zhì)中，激光增益介質(zhì)通過受激發(fā)射，產(chǎn)生中心波長為1112nm或者1116nm或者1123nm的光子，產(chǎn)生的光子通過激光增益介質(zhì)和直型諧振腔裝置的反饋放大，產(chǎn)生高功率密度的基頻光駐波，基頻光子通過倍頻晶體的倍頻，形成556nm或者558nm或者561nm激光并由黃光輸出鏡輸出。
【專利說明】全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種全固態(tài)激光器，具體的涉及一種全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的，561nm黃綠光在生物醫(yī)學(xué)方面有著極大的用途，它是共焦顯微鏡、流細(xì)胞儀及其他生物成像裝置的理想光源，同時也是激光治療復(fù)雜眼科疾病的最佳波長。此外，在激光展示、照明、分子生物學(xué)等方面都有很廣泛的應(yīng)用。
[0003]常用的黃光激光器有Kr離子激光(568nm)、染料激光(577nm)等激光器，但是這些激光都存在著固有的缺點(diǎn)。Kr離子激光屬于氣體激光器，其體積重量都很大，而且由于效率低導(dǎo)致耗電量很大；染料激光器屬于液體激光器，需要經(jīng)常換染料，工作麻煩，染料的毒性對人體有害，不足以滿足儀器使用要求。隨著半導(dǎo)體激光器的研究進(jìn)展和產(chǎn)品化逐漸成熟，大功率半導(dǎo)體激光器及半導(dǎo)體激光泵浦的固體激光器的研究與產(chǎn)品開發(fā)獲得了迅速的發(fā)展。這些激光器已經(jīng)成為激光器家族中一股重要的力量，且具有功率高、體積小、效率高、光束質(zhì)量好和壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]目前，國內(nèi)外已經(jīng)有關(guān)于全固態(tài)黃光激光器的報道。但是他們采取的方式存在著以下幾點(diǎn)不足:一是激光光譜輸出不穩(wěn)定(Nd:YAG Lasers Operated at 1.1um andIntracavity Frequency-doubling, ((Journal of Optoelectronics.Laser)) , Vol.16, 2005，788-792)，在輸出56Inm激光的同時，很容易產(chǎn)生556nm和558nm的激光輸出。二是561nm單譜線輸出的譜線寬度較寬，加劇了不同縱模間的相互耦合，導(dǎo)致功率穩(wěn)定性較差(Al1-soI id-state continuous-wave yellow laser at561 nm under in-band pumping,《Opt.Soc.Am.B?，Vol.30，2013，95-98)，這使得很多方面的應(yīng)用受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、輸出穩(wěn)定性好、單一譜線的窄線寬黃光全固態(tài)激光器，該激光器可獲得單譜線窄線寬黃光激光輸出。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其包括一泵浦源系統(tǒng)，所述泵浦源系統(tǒng)包括在一光路上依次安置的激光二極管LD以及一聚焦耦合透鏡系統(tǒng)；
其還包括一直型諧振腔裝置，所述直型諧振腔裝置包括在直腔內(nèi)依次安置的激光增益介質(zhì)以及黃光輸出鏡，所述激光增益介質(zhì)和黃光輸出鏡之間依次放置有倍頻晶體以及雙折射濾波器。
[0007]進(jìn)一步的，所述的激光增益介質(zhì)和倍頻晶體都由制冷裝置進(jìn)行溫度控制。
[0008]進(jìn)一步的，所述激光增益介質(zhì)采用的是Nd: YAG晶體。
[0009]優(yōu)選的，所述的制冷裝置是風(fēng)冷裝置，即將激光介質(zhì)的熱量通過各種方式轉(zhuǎn)移到散熱片，然后通過風(fēng)扇的強(qiáng)制冷卻，由空氣將熱量攜帶走。
[0010]本發(fā)明的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器的工作流程如下:
所述激光二極管LD發(fā)出的泵浦光通過所述聚焦耦合透鏡系統(tǒng)整形聚焦，進(jìn)入所述激光增益介質(zhì)中，所述激光增益介質(zhì)通過受激發(fā)射，產(chǎn)生中心波長為1112nm或者1116nm或者1123nm的光子，產(chǎn)生的光子通過所述激光增益介質(zhì)和所述直型諧振腔裝置的反饋放大，產(chǎn)生高功率密度的基頻光駐波，基頻光子通過所述的倍頻晶體的倍頻，形成556nm或者558nm或者56 Inm激光并由所述黃光輸出鏡輸出。
[0011]本發(fā)明采用Nd:YAG晶體作為增益介質(zhì)，并設(shè)計了合理的諧振腔結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用了在腔內(nèi)插入雙折射濾波器的方式，通過倍頻獲得了穩(wěn)定的窄線寬黃光單譜線激光輸出。本發(fā)明通過在所述的諧振腔內(nèi)插入雙折射濾波器的方式，選擇出單一譜線的基頻光，并且壓窄了基頻光的線寬，提高了光光轉(zhuǎn)換效率，實現(xiàn)了穩(wěn)定的單譜線窄線寬黃光激光輸出，成功解決了現(xiàn)有技術(shù)中激光器的缺點(diǎn)。本實用新型的全固態(tài)窄線寬黃光激光器具有更窄的線寬，更高的輸出功率穩(wěn)定性，并且體積小、結(jié)夠簡單、成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0013]圖1是本發(fā)明全固態(tài)窄線寬561nm激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中標(biāo)號說明:1.激光二極管LD，2.聚焦耦合透鏡系統(tǒng)，3.激光增益介質(zhì)，4.倍頻晶體，5.雙折射濾波器，6.黃光輸出鏡，7.制冷裝置，8.泵浦源系統(tǒng)，9.直型腔。
[0015]【具體實施方式】
[0016]實施例1:
參見圖1所示，一種全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其包括一泵浦源系統(tǒng)8，所述泵浦源系統(tǒng)8主要包括在一光路上依次安置的激光二極管LDl以及一聚焦耦合透鏡系統(tǒng)2，所述泵浦源系統(tǒng)8的工作模式為連續(xù)工作模式，最大連續(xù)泵浦功率為5W，輸出波長為808nm。
[0017]其還包括一直型諧振腔裝置9，所述直型諧振腔裝置9包括在直型腔內(nèi)依次安置的激光增益介質(zhì)3以及黃光輸出鏡6，所述激光增益介質(zhì)3和黃光輸出鏡6之間放置有一倍頻晶體4,所述倍頻晶體4和黃光輸出鏡6之間放置一雙折射濾波器5。
[0018]進(jìn)一步的，激光二極管LD1、激光增益介質(zhì)3和倍頻晶體4有制冷裝置7進(jìn)行側(cè)面散熱。激光二極管LDl固定在紫銅散熱器上，激光增益介質(zhì)3和倍頻晶體4固定在紫銅散熱器中，散熱器底部與熱電制冷器(TEC)上表面連接，TEC地面與散熱片連接，通過風(fēng)扇的強(qiáng)制制冷將熱量攜帶走。
[0019]優(yōu)選的，激光增益介質(zhì)3為Nd = YAG晶體，摻雜原子數(shù)分?jǐn)?shù)為1.0%，尺寸為3X3X3mm30 左表面鍍有 1123nm 高反膜(R>99.8%)、808nm 和 1319nm 的增透膜(T>90%)。NdiYAG晶體的右表面鍍有1123nm增透膜(T>99%)。
[0020]優(yōu)選的，倍頻晶體4為三硼酸鋰(LBO)晶體，尺寸為2Χ2Χ 10mm3，晶體兩端均鍍有561nm和1123nm的增透膜(T>99%);匹配方式采用I類相位匹配，切割角度為Θ =90°，Φ=7.5°。[0021]優(yōu)選的，雙折射濾波器5選用石英晶體，以布儒斯特角(56° )放入諧振腔中，調(diào)節(jié)它的調(diào)諧角為47.6°。
[0022]優(yōu)選的，黃光輸出鏡6的曲率半徑為50mm，凹面鍍有1123nm的高反膜(R>99.9%)、和 561、1064nm 的增透膜(T>95%)。
[0023]優(yōu)選的，直型諧振腔9的長度為20mm。
[0024]實施例2:
與實施例1大體相同，不同之處如下:
(I)雙折射濾波器5選用石英晶體，以布儒斯特角(56° )放入諧振腔中，調(diào)節(jié)它的調(diào)諧角為46.6°。
[0025](2)倍頻晶體4為三硼酸鋰(LBO)晶體，尺寸為2X2X10mm3，晶體兩端均鍍有558nm和1116nm的增透膜(T>99%);匹配方式采用I類相位匹配，切割角度為θ=90°，Φ=8°。
[0026]實施例3:
與實施例1大體相同，不同之處如下:
(I)雙折射濾波器5選用石英晶體，以布儒斯特角(56° )放入諧振腔中，調(diào)節(jié)它的調(diào)諧角為45.9°。
[0027](2)倍頻晶體4為三硼酸鋰(LBO)晶體，尺寸為2Χ2Χ 10mm3，晶體兩端均鍍有556nm和1112nm的增透膜(T>99%);匹配方式采用I類相位匹配，切割角度為θ=90°，Φ=8.3°。
[0028]實施例4:
與實施例1大體相同，不同之處如下:
倍頻晶體4為磷酸鈦氧鉀(KTP)晶體，尺寸為2X2X10mm3，晶體兩端均鍍有561nm和1123nm的增透膜(T>99%);匹配方式采用二類相位匹配，切割角度為Θ =75.3°，Φ=0°。
[0029]實施例5:
與實施例1大體相同，不同之處如下:
倍頻晶體4為磷酸鈦氧鉀(KTP)晶體，尺寸為2 X 2 X IOmm3,晶體兩端均鍍有556nm和1112nm的增透膜(T>99%);匹配方式采用二類相位匹配，切割角度為Θ =77.1° , Φ=0°。
[0030]實施例6:
與實施例1大體相同，不同之處如下:
倍頻晶體4為磷酸鈦氧鉀(KTP)晶體，尺寸為2 X 2 X IOmm3,晶體兩端均鍍有558nm和1116nm的增透膜(T>99%);匹配方式采用二類相位匹配，切割角度為Θ =76.4°，Φ=0°。
[0031]實施例7:
與實施例1大體相同，不同之處如下:
泵浦源系統(tǒng)8的工作模式為連續(xù)工作模式，最大連續(xù)泵浦功率為5W，輸出波長為885nm。
[0032]激光增益介質(zhì)3為Nd = YAG晶體，摻雜原子數(shù)分?jǐn)?shù)為1.0%，尺寸為3X3X3mm3。左表面鍍有1123nm高反膜(R>99.8%)、946nm和1319nm的增透膜(T>90%)。Nd: YAG晶體的右表面鍍有1123nm增透膜(T>99%)。
【權(quán)利要求】
1.一種全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，包括一泵浦源系統(tǒng)(8)，所述泵浦源系統(tǒng)(8)包括在一路上依次安置的激光二極管LD (I)、以及一聚焦耦合透鏡系統(tǒng)(2)，其特征在于: 還包括一直型諧振腔裝置，所述直型諧振腔裝置(9)包括在直型腔內(nèi)依次安置的激光增益介質(zhì)(3)以及黃光輸出鏡(6),所述激光增益介質(zhì)(3)和黃光輸出鏡(6)之間放置有一倍頻晶體(4 )，所述倍頻晶體(4 )和黃光輸出鏡(6 )之間放置一雙折射濾波器(5 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于:所述的激光增益介質(zhì)(3)和倍頻晶體(4)都由制冷裝置(7)進(jìn)行溫度控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于:所述的激光增益介質(zhì)(3)左表面鍍有1123nm高反膜、808nm和1319nm的增透膜，Nd:YAG晶體的右表面鍍有1123nm增透膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于:所述制冷裝置(7)為風(fēng)冷裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于:所述泵浦源系統(tǒng)(8)中的泵浦源激光二極管LD (I)為808nm泵浦源或885nm泵浦源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于:所述泵浦源系統(tǒng)(8)為連續(xù)工作模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于:所述倍頻晶體(4)為三硼酸鋰(LBO)，或磷酸肽氧鉀(KTP)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于:所述倍頻晶體(4)兩端均鍛有561nm和1123nm的增透膜，或558nm和1116nm的增透膜，或556nm和1112nm的增透膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于:所述雙折射濾波器(5)以布儒斯特角(56° )放入諧振腔中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于:所述雙折射濾波器(5)的調(diào)諧角為47.6°，或46.6°，或45.9°。
【文檔編號】H01S3/16GK103944053SQ201410194216
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】張帆, 高蘭蘭, 董小龍 申請人:長春理工大學(xué)