專利名稱：雙波長振蕩被動雙調(diào)q激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子器件領(lǐng)域，尤其涉及一種被動調(diào)Q激光器。
被動調(diào)Q激光器，是一種新的調(diào)Q技術(shù)，它將一塊可飽和吸收元件插入激光諧振腔，實現(xiàn)腔內(nèi)損耗調(diào)制，從而達到調(diào)Q的目的，目前吸收元件主要是色心激光晶體(如F2-:LiF)、或某種激光晶體(如Cr4+:YAG)，由于這些吸收元件是靠自發(fā)輻射躍遷實現(xiàn)上能級倒空，所以損耗調(diào)制的后沿不夠陡，這樣腔內(nèi)形成的巨脈沖寬度就不夠窄，大約是數(shù)拾納秒到一百多納秒。文獻“激光二極管直接耦合泵浦的Nd:YVO4激光器連續(xù)運轉(zhuǎn)和高重復(fù)頻率的調(diào)Q運轉(zhuǎn)”(作者王軍民，李瑞寧等，中國激光，第23卷，第12期，1996年12月，P1057頁)介紹了一種采用Cr4+:YAG作為飽和吸收元件的被動調(diào)Q單波長振蕩激光器；文獻“passive Q switching of a diode-pumped Nd:YAG Laserwith a saturable absorber”(作者Jeffrey A.Morris和CliffordR.Pollck；期刊Optical Letter April 15,1990/Vol15,No 8P440)中，介紹了色心激光晶體(F2-:LiF晶體)作為飽和吸收體的被動調(diào)Q單波長振蕩激光器。被動調(diào)Q激光器與主動調(diào)Q激光器相比，其主要優(yōu)點是省去了龐大而復(fù)雜的高壓電源系統(tǒng)，降低了造價縮小了體積。
本發(fā)明的目的，在于提供一種雙波長振蕩被動雙調(diào)Q激光器，克服現(xiàn)有被動調(diào)Q激光器形成脈沖寬度較寬的問題。
實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，半導(dǎo)體激光二極管(LD)1，經(jīng)光束耦合器2，將泵浦光耦合進激光晶體3，晶體3在靠近耦合器2的端面A上，鍍泵浦光增透、激光波長全反的介質(zhì)膜，作為激光腔后腔鏡，晶體4是被動調(diào)Q開關(guān)，被動調(diào)Q開關(guān)可以用Cr4+:YAG晶體、或F2-:LiF晶體、或Co2+:MgF2晶體、或Co2+:KMgF3晶體、或Ni2+:MgO晶體、或Ni2+:KMgF3晶體、或Ni2+:MgF2晶體、或Ni2+:MnF2晶體、或Cr:Ho:Tm:YAG晶體、或Ho:YAG晶體、或Er:YAG晶體、或Tm:YAG晶體等制成；晶體4吸收了激光晶體3的光輻射后，在其他波段也會有自發(fā)輻射，(為了稱呼方便，這里我們規(guī)定激光晶體3的光輻射波長為波長1，晶體4的光輻射波長為波長2)使晶體4在其輻射波段(波長2)也形成激光振蕩，就可以縮短飽和元件上能級的倒空時間，使得調(diào)制后沿變陡，這樣主振蕩激光晶體輸出的激光(波長1)脈沖變窄。在連續(xù)調(diào)Q的情況下，主振蕩激光晶體形成連續(xù)調(diào)Q激光，對于飽和元件而言，是泵浦調(diào)制的調(diào)Q，故而飽和元件在其諧振腔內(nèi)也形成調(diào)Q輸出(波長2)，從而成為雙波長振蕩被動雙調(diào)Q激光器。在激光腔內(nèi)還可以加入一塊二階非線性光學(xué)晶體6，晶體6是用于倍頻或混頻的二階非線性光學(xué)晶體，可以是KTP(KTiOPO4)晶體、或LBO(LiB3O5)晶體、或LN(LiNbO3)晶體、或Mg:LiNbO3晶體、或Fe:LiNbO3晶體、或α-LiIO3晶體、或BBO(β-BaB2O4)晶體、或KD*P(KD2PO4)晶體。
采用使被動調(diào)Q開關(guān)飽和元件，在其輻射波段(波長2)也形成激光振蕩，以縮短飽和元件上能級的倒空時間的方法，使得調(diào)制后沿變陡，這樣主振蕩激光晶體輸出的激光(波長1)脈沖變窄，從而提高激光的峰值功率，這對使用二階非線性光學(xué)晶體進行光頻率轉(zhuǎn)換是非常有利的。
附圖
是雙波長振蕩被動雙調(diào)Q激光器的示意圖，其中1是激光二極管，2是光束耦合器，3是激光晶體，4是被動調(diào)Q開關(guān)，5是平面或球面鏡，6是倍頻或混頻的二階非線性光學(xué)晶體。
實施例1，如附圖所示，1是激光二極管(LD)，中心波長808nm輸出功率1W；2是光束耦合器，3是YVO4激光晶體，光束耦合器2將泵浦光耦合進YVO4激光晶體，YVO4晶體A面鍍泵浦光增透和晶體3(YVO4晶體)振蕩波長1(1.064微米)全反的介質(zhì)膜，作為振蕩波長1的后腔鏡；4是Cr4+:YAG晶體，它作為飽和吸收型晶體被動調(diào)Q開關(guān)，其表面B(靠近YVO4晶體的表面)鍍YVO4晶體振蕩波長1(1.064微米)增透，Cr4+:YAG晶體振蕩波長2(1.37微米)全反的介質(zhì)膜作為振蕩波長2的后腔鏡，Cr4+:YAG晶體的另一表面C(距YVO4晶體較遠的哪個表面)鍍YVO4晶體振蕩波長1增透和Cr4+:YAG晶體振蕩波長2部分反射部分透過的介質(zhì)膜；輸出鏡5(平面或球面鏡)鍍YVO4晶體振蕩波長1(1.064微米)的部分反射部分透過和Cr4+:YAG晶體振蕩波長2(1.37微米)增透的介質(zhì)膜，做為波長1的諧振腔的輸出腔鏡。
實施例2如附圖所示，1是激光二極管(LD)，中心波長808nm輸出功率1W；2是光束耦合器，3是YVO4激光晶體，4是Cr4+:YAG晶體，它作為飽和吸收型晶體被動調(diào)Q開關(guān)，光束耦合器2將泵浦光耦合進YVO4激光晶體，YVO4激光晶體在靠近耦合器的端面A，鍍泵浦光波長增透，YVO4激光晶體振蕩波長1(1.064微米)和Cr4+:YAG晶體振蕩波長2(1.37微米)全反的介質(zhì)膜，做為振蕩波長1(1.064微米)和振蕩波長2(1.37微米)共同的后腔鏡，亦即飽和吸收體晶體4的振蕩波長2(1.37微米)的后腔鏡和激光晶體3的振蕩波長1(1.064微米)的后腔鏡重合，而Cr4+:YAG晶體的B端面(靠近YVO4晶體的端面)鍍振蕩波長1(1.064微米)和振蕩波長2(1.37微米)增透介質(zhì)膜，Cr4+:YAG晶體的另一表面C(距YVO4晶體較遠的那個表面)鍍YVO4晶體振蕩波長1增透和Cr4+:YAG晶體振蕩波長2(1.37微米)部分反射部分透過的介質(zhì)膜；輸出鏡5(平面或球面鏡)鍍YVO4晶體振蕩波長1(1.064微米)的部分反射部分透過和Cr4+:YAG晶體振蕩波長2(1.37微米)增透的介質(zhì)膜，做為波長1的諧振腔的輸出腔鏡。
實施例3如附圖所示，1是激光二極管(LD)，中心波長808nm輸出功率1W；2是光束耦合器，3是YVO4激光晶體，4是Cr4+:YAG晶體，它作為飽和吸收型晶體被動調(diào)Q開關(guān)，光束耦合器2將泵浦光耦合進YVO4激光晶體，YVO4激光晶體在靠近耦合器的端面A，鍍泵浦光波長增透，YVO4激光晶體振蕩波長1(1.064微米)和Cr4+:YAG晶體振蕩波長2(1.37微米)全反的介質(zhì)膜，做為振蕩波長1和振蕩波長2共同的后腔鏡，亦即飽和吸收體晶體4的振蕩波長2的后腔鏡和激光晶體3的振蕩波長1的后腔鏡重合，而Cr4+:YAG晶體的B端面(靠近YVO4晶體的端面)鍍振蕩波長1和振蕩波長2增透介質(zhì)膜，Cr4+:YAG晶體的另一表面C(距YVO4晶體較遠的哪個表面)也鍍YVO4晶體振蕩波長1和Cr4+:YAG晶體振蕩波長2增透介質(zhì)膜；輸出鏡5(平面或球面鏡)鍍YVO4晶體晶體振蕩波長1(1.064微米)和Cr4+:YAG晶體振蕩波長2(1.37微米)的部分反射部分透過介質(zhì)膜，做為波長1和振蕩波長2共同的諧振腔輸出腔鏡。
實施例4，如附圖所示，1是激光二極管(LD)，中心波長808nm輸出功率1W；2是光束耦合器，3是YVO4激光晶體，光束耦合器2將泵浦光耦合進YVO4激光晶體，YVO4晶體A面鍍泵浦光增透和晶體3(YVO4晶體)振蕩波長1(1.064微米)全反的介質(zhì)膜，作為振蕩波長1的后腔鏡；4是Cr4+:YAG晶體，它作為飽和吸收型晶體被動調(diào)Q開關(guān)，其表面B(靠近YVO4晶體的表面)鍍YVO4晶體振蕩波長1(1.064微米)增透，Cr4+:YAG晶體振蕩波長2(1.37微米)全反的介質(zhì)膜作為振蕩波長2的后腔鏡，Cr4+:YAG晶體的另一表面C(距YVO4晶體較遠的哪個表面)鍍YVO4晶體振蕩波長1增透Cr4+:YAG晶體振蕩波長2增透的介質(zhì)膜；輸出鏡5(平面或球面鏡)鍍YVO4晶體晶體振蕩波長1(1.064微米)和Cr4+:YAG晶體振蕩波長2(1.37微米)的部分反射部分透過介質(zhì)膜，做為波長1和振蕩波長2共同的諧振腔輸出腔鏡。
權(quán)利要求
1．一種雙波長振蕩被動雙調(diào)Q激光器，由半導(dǎo)體激光器(LD)1，光耦合器2，激光晶體3，飽和吸收被動調(diào)Q開關(guān)4，輸出腔鏡5組成，其特征在于晶體3所輻射的波長1和飽和吸收被動調(diào)Q開關(guān)4所輻射的波長2同時形成激光振蕩。
2．如權(quán)利要求1所述的雙波長振蕩被動雙調(diào)Q激光器，其特征在于晶體3輻射波長1的光，在激光晶體的A面和輸出腔鏡5之間形成激光振蕩。
3．如權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于被動調(diào)Q開關(guān)4所輻射波長2的光，在被動調(diào)Q開關(guān)的B和C表面之間形成激光振蕩。
4．如權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于被動調(diào)Q開關(guān)4所輻射波長2的光，在激光晶體的A面和被動調(diào)Q開關(guān)的C面之間形成激光振蕩。
5．如權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于被動調(diào)Q開關(guān)4所輻射波長2的光，在激光晶體的A面和腔鏡5之間形成激光振蕩。
6．如權(quán)利要求1和2所述的激光器，其特征在于被動調(diào)Q開關(guān)4所輻射波長2的光，在被動調(diào)Q開關(guān)的B面和腔鏡5之間形成激光振蕩。
7．如權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于被動調(diào)Q開關(guān)4可以用Cr4+:YAG晶體制成。
8．如權(quán)利要求1所述的被動調(diào)Q開關(guān)4，也可以用F2:LiF晶體、或Co2+:MgF2晶體、或Co2+:KMgF3晶體、或Ni2+:MgO晶體、或Ni2+:KMgF3晶體、或Ni2+:MgF2晶體、或Ni2+:MnF2晶體、或Cr:Ho:Tm:YAG晶體、或Ho:YAG晶體、或Er:YAG晶體、或Tm:YAG晶體等制成。
9．如權(quán)利要求1、或2、或3、或4、或5、或6、或7所述的激光器，其特征在于在激光晶體3和腔鏡5之間可以有一塊二階非線性光學(xué)晶體6。
10．如權(quán)利要求9所述的激光器，其特征在于二階非線性光學(xué)晶體6可以是KTP(KTiOPO4)晶體；也可以是LBO(LiB3O5)晶體、或LN(LiNbO3)晶體、或Mg:LiNbO3晶體、或Fe:LiNbO3晶體、或α-LilO3晶體、或BBO(β-BaB2O4)晶體、或KD*P(KD2PO4)晶體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種激光二極管泵浦雙波長振蕩被動雙調(diào)Q激光器,由半導(dǎo)體激光器1,光耦合器2,激光晶體3,飽和吸收被動調(diào)Q開關(guān)4,輸出腔鏡5,晶體6組成,晶體3所輻射的波長1和飽和吸收被動調(diào)Q開關(guān)4所輻射的波長2同時形成激光振蕩?？梢钥朔F(xiàn)有被動調(diào)Q激光器形成脈沖寬度較寬的問題。這種激光器在腔內(nèi)形成巨脈沖,能大大提高腔內(nèi)倍頻效率,由于采用被動調(diào)Q,使得激光器結(jié)構(gòu)小型化微型化,無需龐大復(fù)雜的調(diào)Q高壓電源。
文檔編號H01S3/11GK1209669SQ97116089
公開日1999年3月3日 申請日期1997年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月25日
發(fā)明者張雨東, 蔣捷, 崔傳鵬, 莊欣欣, 謝發(fā)利 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所