[发明专利]温度调谐型固体拉曼激光器

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种固体激光器，特别是一种温度调谐型固体拉曼激光器。

(二)背景技术

受激拉曼散射是一种重要的激光变频技术，通过受激拉曼散射可以将激光器的输出波长范围扩展到红外至紫外。固体拉曼介质与气体或液体拉曼介质相比，具有粒子浓度大、体积小、性能稳定、泵浦阈值低、热导性能好等优点。近几年，固体拉曼介质及全固体拉曼激光器已成为激光器件领域的研究热点之一。目前国内外已经报道的固体拉曼激光器，其输出光波长一般在1.18μm、1.53μm附近，且这些拉曼激光器的输出波长都是固定的、不可调谐的。可调谐固体拉曼激光器在光谱学、生物学、医学、国防等领域有重要应用，但受技术限制，波长可调谐型固体拉曼激光输出至今未见报道。

(三)发明内容

为克服现有技术的缺陷，以实现波长可调谐的固体拉曼激光的输出，本发明提供一种通过调节拉曼晶体温度实现的可调谐型全固体拉曼激光器。

一种温度调谐型全固体拉曼激光器，包括泵浦系统、谐振腔、温控装置，谐振腔由后腔镜和输出镜组成，谐振腔中放置激光增益介质、调Q装置、拉曼晶体，其特征在于拉曼晶体置于温控装置中；温控装置由温控炉和电路系统组成，通过温控装置对拉曼晶体的温度进行精细调节，获得可调谐的拉曼激光输出。

所述温控装置中的温控炉由炉体、电热器、温度传感器、铝合金晶体夹具组成；电热器装在炉体内，通过导线和炉体外的开关及电源相连接；温度传感器接入电路系统中，被放置在炉体内，以测量炉体内的温度；铝合金晶体夹具带有空洞和凹槽，拉曼晶体置于铝合金晶体夹具中的空洞内，铝合金晶体夹具上的凹槽起固定作用，以免晶体夹具在炉体内滑动。

所述温控装置中的电路系统是由单片机、LED温度指示电路模块、温度设置电路、温度传感器、电平转换电路、比较器电路及供电电源电路组成；温度传感器连接电平转换电路以获得表征温度值的电压信号，电平转换电路跟比较器电路连接，比较器电路输出端连接温度指示灯，同时经单片机的IO口同单片机相连接；单片机经其IO口分别同LED温度指示电路模块和装在炉体内的电热器的开关控制键相连接，以实现对温控炉温度的及时显示、检测、控制；单片机的IO口同温度设置电路相连能实现对温控炉温度的预设定：供电电源电路的直流输出端连接在电路系统的单片机、温度传感器、电平转换电路和比较器电路中为整机提供电源。

上述激光增益介质、调Q开关可由冷却系统进行温度控制。由泵浦源产生的泵浦光耦合进入激光增益介质，所产生的强度足够大的基频光经拉曼晶体的受激拉曼散射，可以有效地实现拉曼转换；由于拉曼晶体的拉曼频移随晶体温度变化而产生变换，因此通过精细调节拉曼晶体的温度，可以获得可调谐的拉曼激光输出；拉曼光由输出镜输出。

所述的泵浦源可以是氙灯泵浦，也可以是激光二极管(LD)泵浦；其中，LD泵浦源可以是连续光泵浦，也可以是准连续光泵浦；可以是LD端面泵浦源，它包括驱动电源、激光二极管、冷却装置、光纤和耦合透镜组；也可以是LD侧面泵浦源，它包括驱动电源、LD侧泵模块、冷却装置。

所述的谐振腔是直腔，也可以是折叠腔(折叠腔时需加入折叠镜以改变光路途径)，腔长为5cm-50cm，谐振腔的后腔镜和输出镜的曲率半径可根据实际情况选择。

所述的谐振腔在LD端面泵浦情况下，谐振腔内的调Q开关和拉曼晶体的相对位置可进行调换；在氙灯泵浦或LD侧面泵浦情况下，谐振腔内的侧泵模块及激光增益介质、调Q开关、拉曼晶体的相对位置可相互进行调换。

所述的激光增益介质可以是掺钕(Nd)或掺镱(Yb)的以下诸晶体中的一种：钇铝石榴石(YAG)、钒酸钇(YVO₄)、钒酸钆(GdVO₄)、钒酸镥(LuVO₄)、氟化钇锂(YLF)、铝酸钇(YAP)、钆镓石榴石(GGG)、钨酸钆钾(KGd(WO₄)₂)等；也可以是键合晶体钇铝石榴石/掺钕钇铝石榴石(YAG/Nd:YAG)、钒酸钇/掺钕钒酸钇(YVO₄/Nd:YVO₄)诸晶体中的一种；激光增益介质也可以是掺Nd或掺Yb的陶瓷材料，如Nd:YAG陶瓷、Yb:YAG陶瓷等。

所述的激光增益介质的掺杂浓度当掺钕时为0.05-at.％至3-at.％；掺镱时为0.05-at.％至20-at.％。