本實用新型涉及激光技術(shù)領(lǐng)域中的激光器，特別涉及一種可調(diào)諧藍—青激光器及獲取激光的方法。
背景技術(shù)：
波長475-525nm的藍—青波段激光光源在激光雷達、光譜以及原子物理等領(lǐng)域具有非常重要的應用背景。目前獲得該波段的激光輸出主要途徑包括傳統(tǒng)的氬離子激光器以及基于固體激光和非線性光學頻率變換技術(shù)的倍頻鈦寶石激光器和通過摻Nd3+激光增益介質(zhì)的0.9μm激光與1.06μm激光和頻等。
氬離子激光器盡管可以獲得較高的輸出功率，但其體積重量和維護方面的不便限制了其應用，而且輸出波長難以調(diào)諧；基于全固態(tài)鈦寶石激光器倍頻的方法可以實現(xiàn)很寬的調(diào)諧范圍，但鈦寶石激光器本身對泵浦源的要求以及熱效應限制了其輸出功率；Nd3+激光和頻方法也難以獲得較高的輸出功率。
摻銩(Tm)光纖激光器波長調(diào)諧范圍覆蓋了2μm附近1800-2100nm的很寬波段，采用主振放大(MOPA)結(jié)構(gòu)的Tm光纖激光系統(tǒng)能夠提供幾百瓦的激光輸出，且只需改變種子光波長即可簡便地實現(xiàn)輸出波長調(diào)諧；另外，2μm和1μm附近波段激光倍頻所需的非線性晶體，如磷酸鈦氧鉀(KTP)、偏硼酸鋇(BBO)、三硼酸鋰(LBO)、周期極化鈮酸鋰(PPLN)等均非常成熟，能提供很高的非線性增益；因此摻銩光纖激光系統(tǒng)輸出的2μm基頻光結(jié)合四倍頻技術(shù)，成為獲得450-525nm藍—青波段可調(diào)諧激光的有效技術(shù)手段。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提供一種可調(diào)諧藍—青激光器及獲取激光的方法，該激光器采用對摻銩光纖激光系統(tǒng)2μm附近波段的高功率基頻光進行四倍頻的方法獲得450-525nm藍—青波段可調(diào)諧激光輸出，具有輸出功率高、調(diào)諧范圍寬、單頻性好。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案：
一種可調(diào)諧頻藍—青激光器，所述激光器包括依次設(shè)置在光路上的激光種子源、激光放大器、準直透鏡、第一聚焦透鏡、倍頻晶體、第一濾光片、第二聚焦透鏡、四倍頻晶體、第二濾光片；所述激光種子源發(fā)射波長位于摻Tm光纖1800nm-2100nm的增益譜內(nèi)；所述準直透鏡和所述第一聚焦透鏡均為雙凸透鏡，均鍍有1800nm-2100nm增透膜系；所述倍頻晶體，鍍有1800nm-2100nm、 900nm-1050nm增透膜系；所述第一濾光片為平鏡，鍍有1800nm-2100nm高反膜系、900nm-1050nm增透膜系；所述第二聚焦透鏡為雙凸透鏡，鍍有900-1050nm增透膜系；所述四倍頻晶體，鍍有900nm-1050nm、450nm-525nm增透膜系；
所述第二濾光片為平鏡，鍍有900nm-1050nm高反膜系、450nm-525nm增透膜系。所述激光種子源為光纖激光器，或半導體激光器或發(fā)射波長位于Tm光纖增益的激光器。所述激光種子源運轉(zhuǎn)方式為連續(xù)波、調(diào)Q、調(diào)制、鎖模。
所述倍頻晶體和四倍頻晶體在進行倍頻過程中采用外腔諧振增強的工作方式。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型還可以采用如下技術(shù)方案：
一種使用可調(diào)諧頻藍—青激光器獲取激光的方法：
步驟一，所述激光種子源發(fā)射種子光入射給激光放大器后；所述激光器將種子光進行放大后，輸出波長1800nm-2100nm高功率基頻光入射給準直透鏡；
步驟二，所述準直透鏡將波長1800nm-2100nm高功率基頻光進行準直后，輸出平行光給第一聚焦透鏡；
步驟三，所述第一聚焦透鏡將平行光進行聚焦后入射給所述倍頻晶體，所述倍頻晶體倍頻產(chǎn)生波長900nm-1050nm二次諧波后，連同殘余的1800nm-2100nm基頻光一起入射給第一濾光片；
步驟四，所述第一濾光片對殘余的1800nm-2100nm基頻光進行反射濾除后，并將900nm-1050nm二次諧波入射給第二聚焦透鏡；
步驟五，所述第二聚焦透鏡對波長900nm-1050nm二次諧波進行聚焦后入射給所述四倍頻晶體，所述四倍頻晶體倍頻產(chǎn)生波長范圍450nm-525nm內(nèi)的藍—青激光后，連同殘余的900nm-1050nm二次諧波一起入射給第二濾光片；
步驟六，所述第二濾光片對殘余的900nm-1050nm二次諧波進行過濾，去除殘余900nm-1050nm二次諧波，獲得純凈的藍—青激光輸出。
本實用新型有益效果
第一，本實用新型利用Tm光纖激光四倍頻產(chǎn)生藍—青激光輸出，由于摻Tm光纖MOPA可以產(chǎn)生百瓦量級功率的1.8-2.1μm基頻光，有利于提高藍—青激光輸出功率；另一方面，摻Tm光纖激光的基頻光波長可在1800nm-2100nm的較大范圍內(nèi)進行調(diào)諧，從而能夠?qū)崿F(xiàn)寬調(diào)諧的藍—青激光輸出。
第二，本實用新型采用MOPA結(jié)構(gòu)的2μm基頻光可實現(xiàn)高功率的單縱模，即單頻輸出，且單頻性優(yōu)于單頻固體激光器，經(jīng)四倍頻后可以獲得高性能的單頻藍—青激光。
第三，本實用新型對摻銩光纖激光系統(tǒng)2μm附近波段的高功率基頻光進行四倍頻，產(chǎn)生450nm-525nm藍—青波段可調(diào)諧激光輸出，該方法充分利用2μm摻銩光纖激光系統(tǒng)具有輸出功率高、調(diào)諧范圍寬、單頻性好等優(yōu)點，結(jié)合高效的倍頻技術(shù)，實現(xiàn)藍—青波段的高性能激光輸出。
附圖說明
圖1為本實用新型的一種可調(diào)諧藍—青激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中，各標號所代表的部件列表如下：
1：激光種子源 2：Tm光纖激光放大器
3：準直透鏡 4：第一聚焦透鏡
5：倍頻晶體 6：第一濾光片
7：第二聚焦透鏡 8：四倍頻晶體
9：第二濾光片
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
本實用新型實施例提供了一種可調(diào)諧藍—青激光器，參見圖1，本實用新型實施中，通過對摻銩光纖激光系統(tǒng)2μm附近波段的高功率基頻光進行四倍頻的方法獲得450-525nm藍—青波段可調(diào)諧激光輸出，這樣做的好處是：2μm基頻光可以獲得數(shù)百瓦的輸出功率，且調(diào)諧性和單頻性好，因此有助于實現(xiàn)高功率、寬調(diào)諧、窄線寬的藍—青波段激光輸出。
一種可調(diào)諧藍—青激光器，所述激光器包括依次設(shè)置在光路上的激光種子源1、激光放大器2、準直透鏡3、第一聚焦透鏡4、倍頻晶體5、第一濾光片6、第二聚焦透鏡7、四倍頻晶體8、第二濾光片9，其中，
激光種子源1發(fā)射波長位于摻Tm光纖1800nm-2100nm的增益譜內(nèi)，輸出波長可調(diào)諧；激光放大器2為Tm光纖放大器，全光纖結(jié)構(gòu)，多級放大，功放級輸出芯徑20μm；準直透鏡3和第一聚焦透鏡4均為雙凸透鏡，分別優(yōu)先焦距為50mm和100mm的準直透鏡3和第一聚焦透鏡4，其均鍍有1800nm-2100nm增透膜；倍頻晶體5可以采用PPLN晶體，極化周期29.7μm，鍍有1800nm-2100nm、900nm-1050nm增透膜系，通過控制溫度保證波長調(diào)諧中的相位匹配；第一濾光片6為平鏡，鍍有1800-2100nm高反膜系、900-1050nm增透膜系；第二聚焦透鏡7為雙凸透鏡，焦距50mm，鍍900nm-1050nm增透膜；四倍頻晶體8為LBO晶 體，theta＝90°、phi＝17.0°切割，鍍900nm-1050nm、450nm-525nm增透膜系，同樣通過控制溫度保證波長調(diào)諧中的相位匹配；第二濾光片9為平鏡，鍍有900nm-1050nm高反、450-525nm增透膜系。
一種使用可調(diào)諧頻藍—青激光器獲取激光的方法：
步驟一，所述激光種子源發(fā)射種子光入射給激光放大器后；所述激光器將種子光進行放大后，輸出波長1800nm-2100nm高功率基頻光入射給準直透鏡；
步驟二，所述準直透鏡將波長1800nm-2100nm高功率基頻光進行準直后，輸出平行光給第一聚焦透鏡；
步驟三，所述第一聚焦透鏡將平行光進行聚焦后入射給所述倍頻晶體，所述倍頻晶體倍頻產(chǎn)生波長900nm-1050nm二次諧波后，連同殘余的1800nm-2100nm基頻光一起入射給第一濾光片；
步驟四，所述第一濾光片對殘余的1800nm-2100nm基頻光進行反射濾除后，并將900nm-1050nm二次諧波入射給第二聚焦透鏡；
步驟五，所述第二聚焦透鏡對波長900nm-1050nm二次諧波進行聚焦后入射給所述四倍頻晶體，所述四倍頻晶體倍頻產(chǎn)生波長范圍450nm-525nm內(nèi)的藍—青激光后，連同殘余的900nm-1050nm二次諧波一起入射給第二濾光片；
步驟六，所述第二濾光片對殘余的900nm-1050nm二次諧波進行過濾，去除殘余900nm-1050nm二次諧波，獲得純凈的藍—青激光輸出。
實際中，本實用新型獲得藍—青激光的過程：利用激光種子源1發(fā)射種子光，進入摻Tm光纖放大器2后被放大，獲得波長2000nm附近的高功率基頻光輸出，2000nm基頻光輸出經(jīng)過準直透鏡3準直為平行光，再經(jīng)第一聚焦透鏡4聚焦進入PPLN倍頻晶體5，倍頻產(chǎn)生波長1μm附近的二次諧波，殘余的2000nm附近基頻光和倍頻產(chǎn)生的1000nm附近二次諧波經(jīng)過第一濾光片6時，2000nm基頻光被反射濾除而1000nm諧波通過，1000nm諧波經(jīng)過第二聚焦透鏡7聚焦后進入LBO四倍頻晶體8，產(chǎn)生波長范圍450-525nm內(nèi)的藍—青激光，殘余1μm諧波和藍—青激光經(jīng)過所述第二濾光片9對1000nm諧波被反射濾除而藍—青激光通過，得到純凈的藍—青激光輸出。
其中，激光種子源1可以是光纖激光器，也可以是半導體激光器或其他類型的激光器，只要其發(fā)射波長位于Tm光纖增益譜內(nèi)即可；
其中，激光種子源1可以是連續(xù)波運轉(zhuǎn)，也可以是調(diào)Q、調(diào)制、鎖?；蚱渌绞竭\轉(zhuǎn)；
其中，倍頻晶體4和四倍頻晶體8可以是PPLN、LBO，也可以是KTP、KTA、LBO、BBO、PPLT，以及其他晶體，只要晶體在相應波段通光且存在相位匹配即可；
其中，為提高倍頻以及四倍頻效率，倍頻過程中可采用外腔諧振增強的工作方式。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施例的示意圖，上述本實用新型實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。