[发明专利]一种自倍频全固态黄光激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种自倍频黄光激光器，属于激光技术领域，涉及激光和非线性晶体器件。

背景技术

黄光是指波长处于570nm到590nm间的光，该波段属于可见区域，在医疗、娱乐、军事、环境监测等领域均有重要应用和需求。目前实现全固态黄光特别是黄色激光的技术包括非线性和频、拉曼频移后倍频或激光倍频后通过拉曼频移实现。其中非线性和频技术为利用钕离子掺杂激光材料的1.06μm和1.3μm发射，通过非线性光学晶体实现腔外和频或者腔内和频的形式实现黄光输出，无论是腔外还是腔内和频的方式，涉及复杂的激光腔结构和镀膜方式，同时，至少需要两块晶体：激光晶体和倍频晶体来实现和频过程。拉曼频移后倍频技术主要是通过钕激光在1.06μm激光发射后利用拉曼频移介质实现1.18μm拉曼激光，之后通过倍频实现黄光输出，激光倍频后拉曼频移技术是通过钕激光在1.06μm激光发射后利用倍频技术实现532nm激光，之后利用拉曼频移介质的拉曼频移实现黄光输出。拉曼频移技术本身就是一种三阶非线性光学过程，所需光强较高，同时无论是拉曼频移后的倍频还是激光倍频后的拉曼，其结构和设计均较为复杂。利用镝离子发射通过蓝光泵浦实现黄光输出也是目前开始研究并获得黄光的重要技术，可实用的蓝光光源包括倍频激光和蓝光半导体激光器，倍频激光需用结构和设计复杂的激光器系统，成本较高，不利于产业化应用；而蓝光半导体激光器如GaN等，价格较为昂贵，温度稳定性等也难以达黄光产业化的需求。

专利CN101562311A公开了一种砷酸钛氧钾晶体全固态拉曼自倍频黄光激光器，是一种基于拉曼效应的黄光激光器，包括激光二极管泵浦源、谐振腔,由冷却装置对其进行温度控制,采用一块KTA晶体替代拉曼晶体和倍频晶体,谐振腔中依次放置激光增益介质、调Q装置和KTA晶体；由KTA晶体实现1.06微米基频光的拉曼转换获得1.14微米附近的拉曼光,同时,该KTA晶体还可实现拉曼光的倍频获得0.57微米附近的黄光。除了拉曼效应所需功率密度高、由激光和非线性晶体两块组成，其结构设计较为复杂，同时，KTA晶体需用助熔剂法生长，生长周期长，成本高。

自倍频激光器具有结构简单、稳定、紧凑、输出功率高等优势。目前，传统自倍频激光器主要基于钕离子掺杂的自倍频晶体上，特别是利用钕离子在1.06μm-1.09μm处的激光实现倍频产生绿光输出，但钕离子发射峰为1.06μm、1.3μm和0.9μm三个波段，无论任何波段均难以直接倍频达到黄光范围。虽然通过1.06μm和1.3μm和频也可实现黄光输出，但该和频过程涉及两个波段1.06μm和1.3μm的同时发射，两波段的竞争会使得激光输出出现不稳定且设计复杂。

镱离子掺杂晶体可实现从950-1100nm较宽的发射谱线，而自倍频过程可实现激光的倍频，达到黄绿光波段(555nm)附近。目前所获得的最长镱离子掺杂四硼酸铝钇自倍频黄绿光为569nm(Optics Communications 207,315,2002)，且此波段需要复杂的调谐过程才能实现，激光腔结构复杂；同时，四硼酸铝钇晶体需用助熔剂法生长，生长周期长，难以满足批量化生产需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种自倍频全固态黄光激光器，特别是频率控制实现570nm～590nm的镱离子掺杂自倍频黄光激光器。

发明概述：本发明核心技术为通过镀膜实现从1140-1180nm波段激光起振，控制发射频率；同时，通过自倍频晶体镱离子掺杂硼酸钙氧稀土盐晶体切割角度的变化，选择可实现的倍频黄光有效输出，从而获得黄光激光器。

本发明的技术方案如下：

一种自倍频全固态黄光激光器，包括激励源、聚焦系统、自倍频晶体、激光谐振腔，其中，所述自倍频晶体是镱离子掺杂硼酸钙氧稀土盐晶体；

所述自倍频晶体通光方向是自倍频的相位匹配方向，即沿晶体非主平面有效非线性系数最大方向切割；

所述激励源为900-980nm的光源；

所述的激光谐振腔由输入腔镜和输出腔镜组成，输入腔镜和输出腔镜上分别有介质膜以抑制1020-1080nm波段起振，实现从1140-1180nm波段激光起振；输出腔镜上还有对激励源光源高反射的介质膜，以增加晶体对于激励光的有效吸收；

所述自倍频激光晶体位于入射腔镜和输出腔镜之间；