[发明专利]一种双波长拉曼锁模激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种双波长拉曼锁模激光器，属固态激光技术领域。

背景技术

双波长固体激光在双波长激光探针、双波长激光干涉仪、光谱分析、全息测量、医疗器械、差分激光雷达以及太赫兹波等领域有着广泛应用。特别地，双波长间隔在1nm-20nm范围内的双波长激光在太赫兹波产生以及差分吸收激光雷达等方面有着重要应用。这种小间隔双波长激光目前已经有的方法是：一是由普通激光介质的同一跃迁能级的分裂能级形成[Y.F.Chen.etal.，Opt.Lett.，Vol.30，pp.2107-2110，2005；L.6uo，etal.，Opt.Express,Vol.18，pp.9098-9106，2010]，如Nd:YAG中的1.319和1.338μm双波长。人们通过耦合输出镜膜层对两个波长透过率的优化设计来平衡两个波长激光的输出或者通过在谐振腔内插入标准具来进行波长调谐。二是专门生长具有“无序性”特征的发射光谱较宽的激光介质，这种激光介质容易产生双波长激光输出[H.Cai，etal.，Opt.Commun.vol.281，pp.4401，2008]。如Nd:LGGG晶体[Appl.Phys.Bvol.99，pp.135，2010]、Nd:Y₃Sc_1.5Al_3.5O₁₂陶瓷[Opt.Commun.vol.281，pp.4401，2008]、Nd:LuYSiO₅晶体[Opt.Expressvol.19，pp.3984，2011]。一般调Q运转状态下，脉冲宽度只能达到纳秒量级，要达到更窄的脉宽，需要进行锁模调制，锁模谐振腔的设计需要严格计算、配合多个腔镜，腔长很长，调节复杂，体积较大。

受激拉曼散射效应是一种快速的三阶非线性效应，能够使得基频激光实现拉曼频移产生新波长的激光，同时又可以使得产生的拉曼光实现锁模调制，是一种新型的锁模机制[M.Weitz，etal.，Appl.Phys.Lett.，Vol.92，pp.091122，2008；H.B.Shen，etal.，Opt.Commun.Vol.311，pp.177-179，2013]。拉曼晶体是一种实现受激拉曼散射的高效固体器件，相比较于激光介质的基频光，拉曼激光具有光束净化作用[J.T.Murray，etal.，Opt.Mater.Vol.11，pp.353-371，1999]，产生的拉曼激光光束质量更好[W.Chen，etal.，Opt.Lett.Vol.37，pp.1968-1970，2012]，脉宽更窄[H.B.Shen，etal.，Opt.Express，Vol.20，pp.17823-17832，2012]，并且可以在不加其他锁模器件和专门进行锁模谐振腔设计的情况下，获得皮秒级的拉曼锁模脉冲。因此，拉曼锁模激光器具有体积小、结构简单、光束质量好的优点，人们已经利用该方法实现了单波长的拉曼锁模激光器，双波长的拉曼锁模激光器尚未见报道。

发明内容

为实现体积小、光束质量好、稳定性好的双波长固体锁模激光器，本发明提出一种双波长拉曼锁模激光器。用“无序”激光介质产生的双波长基频光泵浦单块拉曼晶体，产生双波长拉曼激光。由于宽谱线“无序”基频激光介质能够实现激光多模起振，再加之受激拉曼散射非线性过程的作用，可实现双波长拉曼锁模激光的稳定输出。

具体技术方案如下：