藍光泵浦摻鐠氟化釔鋰的604nm橙光全固體激光器的制造方法
【專利摘要】藍光泵浦摻鐠氟化釔鋰的604nm橙光全固體激光器，涉及一種全固體激光器。設(shè)有：444nm藍光半導(dǎo)體激光器、整形棱鏡、聚焦透鏡、平面輸入鏡、Pr:YLF激光晶體、玻璃薄片、激光輸出鏡、藍光濾光片；444nm藍光半導(dǎo)體激光器作為604nm橙光全固體激光器的泵浦源；整形棱鏡位于444nm藍光半導(dǎo)體激光器的輸出端，聚焦透鏡設(shè)于整形棱鏡輸出端；平面輸入鏡位于聚焦透鏡輸出端，Pr:YLF激光晶體輸入端面緊挨著平面輸入鏡；玻璃薄片設(shè)于Pr:YLF激光晶體的輸出端；激光輸出鏡設(shè)于玻璃薄片的輸出端，藍光濾光片設(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604nm單波長橙色激光。
【專利說明】藍光泵浦摻鐠氟化釔鋰的604nm橙光全固體激光器

【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藍光半導(dǎo)體激光器泵浦摻 鐠氟化釔鋰（Pr:YLF)的604nm橙光全固體激光器。

【背景技術(shù)】
[0002] 基于摻鐠（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。 Pr: YLF激光晶體在橙光波段有604nm、607nm等多個波長的激光發(fā)射譜線，雖然604nm 的受激發(fā)射截面比607nm的受激發(fā)射截面更大，但由于604nm的重吸收損耗（參見文 獻 B Xu et al.，''Highly efficient InGaN-LD-pumped bulk Pr:YLF orange laser at 607nm", Optics Communication Vol. 305, pp. 96 (2013))，導(dǎo)致諧振腔內(nèi) 604nm 在于 607nm的競爭中處于弱勢，所以很難在室溫下獲得604nm。對于兩個相鄰波長、偏振方 向不同的激光譜線進行選頻，一般采用在腔內(nèi)插入偏振分光鏡PBS(參見文獻Bo Wu et al.，''Compact dual-wavelength Nd:GdV04 laser working at 1063 and 1065 nm"，Optics Express Vol. 17，pp. 6004(2009))，或在腔內(nèi)插入標準具的方法（參見文獻Y.P.Huang et al·，''Orthogonally polarized dual-wavelength Nd:LuV04 laser at 1086 nm and 1089 nm〃, Optics Express Vol. 20, pp. 5644(2012))，本發(fā)明采用以布儒斯特角在諧振腔內(nèi)插入 0.1mm的玻璃薄片進行偏振選頻，抑制了 π方向偏振光607nm，使σ方向偏振光604nm形 成激光振蕩。
[0003] 目前國際上鮮有獲得Pr: YLF晶體604nm激光的報道，并且獲得橙光的方法目前主 要是通過倍頻與合頻技術(shù)，或者是通過加大泵浦光功率的方法，倍頻、合頻技術(shù)的實驗設(shè)計 較為復(fù)雜，而高功率泵浦獲得的604nm激光又存在極大的不穩(wěn)定性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對目前鮮有獲得604nm新波長的Pr:YLF全固體激光器的不 足，提供一種可以穩(wěn)定輸出、簡單易操作的藍光泵浦摻鐠氟化釔鋰的604nm橙光全固體激 光器。
[0005] 本發(fā)明設(shè)有：
[0006] 444nm藍光半導(dǎo)體激光器，作為604nm橙光全固體激光器的泵浦源；
[0007] 整形棱鏡，整形棱鏡位于444nm藍光半導(dǎo)體激光器的輸出端，整形棱鏡為三角形 并鍍有藍光增透膜系；整形棱鏡用于實現(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；
[0008] 聚焦透鏡，聚焦透鏡設(shè)于整形棱鏡的輸出端；聚焦透鏡用于實現(xiàn)整形后泵浦光束 的聚焦；
[0009] 平面輸入鏡，平面輸入鏡位于聚焦透鏡的輸出端，作為604nm橙光全固體激光器 的輸入鏡；
[0010] Pr:YLF激光晶體，Pr:YLF激光晶體的輸入端面緊挨著平面輸入鏡；
[0011] 玻璃薄片，玻璃薄片設(shè)于Pr:YLF激光晶體的輸出端，玻璃薄片的厚度為0. lmm ;
[0012] 激光輸出鏡，激光輸出鏡設(shè)于玻璃薄片的輸出端，作為604nm橙光全固體激光器 的輸出鏡；
[0013] 藍光濾光片，藍光濾光片設(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604nm單波長橙色激光。
[0014] 所述平面輸入鏡的鍍膜膜層為在444nm處高透，同時在640nm處高透，在607nm、 604nm處高反，即反射率R>99. 5%的多層介質(zhì)膜。
[0015] 所述激光輸出鏡的鍍膜膜層為在607nm、604nm處部分透射，即透射率1X10%的多 層介質(zhì)膜。
[0016] 所述玻璃薄片具有標準具效應(yīng)：若以布儒斯特角插入諧振腔內(nèi)，一方面可以加大 31方向偏振的607nm激光的損耗，使σ方向偏振的604nm激光的閾值低于π偏振方向上 的607nm激光閾值，使604nm激光優(yōu)先起振；另一方面可將競爭激烈的π方向偏振的607nm 激光與σ方向偏振的604nm激光分開，從而有效將607nm的激射抑制住，得到604nm的激 射。
[0017] 本發(fā)明有益效果如下：
[0018] 本發(fā)明將可作為標準具的玻璃薄片插入腔中進行偏振選頻，在Pr:YLF激光晶體 中實現(xiàn)444nm藍光LD泵浦Pr:YLF的604nm新波長激光的連續(xù)運轉(zhuǎn)，這將為橙光波段的 Pr:YLF激光器擴大應(yīng)用領(lǐng)域帶來重要的學(xué)術(shù)意義與使用價值。由此可見，本發(fā)明是利用玻 璃薄片的標準具效應(yīng)實現(xiàn)選頻、分偏振，采用藍光半導(dǎo)體激光器泵浦Pr:YLF晶體實現(xiàn)新波 長604nm橙光的輸出。本發(fā)明所述新波長604nm橙光全固體激光器可以穩(wěn)定輸出，并且方 法簡單易行，為橙光波段的Pr:YLF激光器擴大應(yīng)用領(lǐng)域帶來重要的學(xué)術(shù)意義，同時拓寬了 可見光激光器在環(huán)境監(jiān)測、激光雷達、光譜分析等領(lǐng)域的應(yīng)用前景與使用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖1中的箭頭表示光軸方向。
[0020] 圖2為本發(fā)明實施例的0.1mm厚玻璃片透射率與Pr:YLF發(fā)射譜的對比圖。圖2 中，橫坐標代表波長（nm);左側(cè)的縱坐標代表該玻璃薄片的透射率；右側(cè)縱坐標代表受激 發(fā)射截面積（l(T 21cm2)。
[0021] 圖3為本發(fā)明實施例輸出激光光譜圖。圖3中，橫坐標代表波長（nm);縱坐標為 某一波長對應(yīng)的光強度（a. u.)。
[0022] 圖4為本發(fā)明實施例輸入輸出特性曲線。圖4中，橫坐標代表晶體的吸收功率 (mW);縱坐標為輸出光的功率（mW)。

【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0024] 參見圖1，本實施例設(shè)有444nm藍光半導(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、0. lmm厚的玻璃薄片6、激光輸出鏡7和藍光濾光片8。
[0025] 444nm藍光半導(dǎo)體激光器1作為604nm橙光全固體激光器的泵浦源；
[0026] 整形棱鏡2位于444nm藍光半導(dǎo)體激光器1的輸出端；
[0027] 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??；
[0028] 平面輸入鏡4設(shè)于聚焦透鏡3的輸出端，采用鍍444nm、640nm高透和607nm、604nm 高反（R>99. 5% )的多層介質(zhì)膜，作為激光器的輸入鏡，抑制了 640nm波長的激光振蕩；
[0029] Pr:YLF激光晶體5,晶體摻雜濃度為0. 2. at. %，長度為8mm，其輸入端面緊接著 平面輸入鏡4 ;
[0030] 〇· 1mm厚的玻璃薄片6,設(shè)于Pr:YLF激光晶體5的輸出端，用于抑制607nm的激光 振湯；
[0031] 激光輸出鏡7設(shè)于0· 1mm厚的玻璃薄片6的輸出端，采用鍍607nm、604nm部分透 射的多層介質(zhì)膜，抑制了 640nm波長的激光振蕩，并作為604nm激光的輸出鏡。
[0032] 藍光濾光片8設(shè)于激光輸出鏡7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604nm單波長橙色激光。
[0033] 所述平面輸入鏡米用鍍444nm、604nm高透和607nm、604nm高反（R>99. 5% )的多 層介質(zhì)膜，作為泵浦光輸入鏡。
[0034] 所述激光輸出鏡采用鍍604nm、607nm部分透射（透射率分別為T = 3. 38%、T = 3.45% )的多層介質(zhì)膜，作為604nm橙光的輸出鏡。
[0035] 本實施例為了使泵浦光發(fā)射譜與Pr:YLF激光晶體吸收譜實現(xiàn)最佳匹配，提高泵 浦光的吸收效率，采用444nm藍光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，進一步提高了泵浦光的利用效率。利 用0. 1mm玻璃薄片的標準具效應(yīng)以及布儒斯特角的特性，在實驗中實現(xiàn)了對607nm、604nm 穩(wěn)定的偏振選擇作用，使607nm的激光起振閾值比604nm大，有效抑制了 607nm的激光振 蕩。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到波長選擇的作用。平面 輸入鏡鍍有444nm、640nm高透和607nm、604nm高反（R>99. 5% )的介質(zhì)膜，激光輸出鏡采 用604nm、607nm部分透射（透射率分別為T = 3· 38%、T = 3. 45% )的多層介質(zhì)膜。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)計以及以布儒斯特角角腔內(nèi)插入0. 1_ 玻璃薄片，抑制了更強譜線607nm、640nm的激光振蕩，使得607nm能夠在諧振腔內(nèi)振蕩形成 連續(xù)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。
[0036] 參見圖2,圖2為0. 1mm的玻璃片（以布儒斯特角插入）透射率與Pr :YLF發(fā)射譜 的模擬對比圖。由圖2可見，在604. 2nm處的玻璃薄片的透射率最強，在607. 2nm與639. 5nm 處的透射率最弱，因此使用此玻璃薄片可以很好的抑制607nm獲得604nm的輸出。
[0037] 參見圖3,圖3為藍光泵浦摻鐠氟化釔鋰的604nm橙光全固體激光器輸出的激光光 譜圖，中心波長為604. 2nm。
[0038] 參見圖4,圖4為本發(fā)明實施例藍光泵浦摻鐠氟化釔鋰的604nm橙光全固體激光器 輸入輸出特性曲線。輸出耦合為T = 3. 38%，閾值Pth = 318mW，輸出功率Pmax = 60. 6mW。
【權(quán)利要求】
1. 藍光泵浦摻鐠氟化釔鋰的604nm橙光全固體激光器，其特征在于設(shè)有： 444nm藍光半導(dǎo)體激光器，作為604nm橙光全固體激光器的泵浦源； 整形棱鏡，整形棱鏡位于444nm藍光半導(dǎo)體激光器的輸出端，整形棱鏡為三角形并鍍 有藍光增透膜系； 聚焦透鏡，聚焦透鏡設(shè)于整形棱鏡的輸出端； 平面輸入鏡，平面輸入鏡位于聚焦透鏡的輸出端，作為604nm橙光全固體激光器的輸 入鏡； Pr:YLF激光晶體，Pr:YLF激光晶體的輸入端面緊挨著平面輸入鏡； 玻璃薄片，玻璃薄片設(shè)于Pr:YLF激光晶體的輸出端，玻璃薄片的厚度為0. 1mm ; 激光輸出鏡，激光輸出鏡設(shè)于玻璃薄片的輸出端，作為604nm橙光全固體激光器的輸 出鏡； 藍光濾光片，藍光濾光片設(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604nm單波長橙色激光。
2. 如權(quán)利要求1所述藍光泵浦摻鐠氟化釔鋰的604nm橙光全固體激光器，其特征在于： 所述平面輸入鏡的鍍膜膜層為在444nm處高透，同時在640nm處高透，在607nm、604nm處高 反，即反射率R>99. 5%的多層介質(zhì)膜。
3. 如權(quán)利要求1所述藍光泵浦摻鐠氟化釔鋰的604nm橙光全固體激光器，其特征在 于：所述激光輸出鏡的鍍膜膜層為在607nm、604nm處部分透射，即透射率1X10%的多層介 質(zhì)膜。
4. 如權(quán)利要求1所述藍光泵浦摻鐠氟化釔鋰的604nm橙光全固體激光器，其特征在 于，所述玻璃薄片具有標準具效應(yīng)：若以布儒斯特角插入諧振腔內(nèi)，則加大η方向偏振的 607nm激光的損耗，使σ方向偏振的604nm激光的閾值低于π偏振方向上的607nm激光 閾值，使604nm激光優(yōu)先起振；另將競爭激烈的π方向偏振的607nm激光與σ方向偏振的 604nm激光分開，從而將607nm的激射抑制住，得到604nm的激射。
【文檔編號】H01S3/106GK104092094SQ201410376433
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】蔡志平, 楊晗, 程勇杰, 許惠英, 徐斌 申請人:廈門大學(xué)