[发明专利]一种掺钬离子激光晶体中自倍频激发光泵浦实现可见激光的方法

说明书

本发明公开了一种利用无对称中心的低对称性晶体的二倍频效应，将入射晶体的970nm±10nm激光倍频出480nm～490nm光，然后再利用晶体自身二倍频出的480nm～490nm光激发晶体中的Ho³⁺离子，实现Ho³⁺离子⁵I₈→⁵F₃能级跃迁，然后⁵F₃能级上的粒子通过无辐射弛豫到⁵F₄+⁵S₂能级上，再通过⁵F₄+⁵S₂→⁵I₈能级跃迁实现准四能级的可见绿光发射。该种实现可见激光的输出方式相比与通过额外使用倍频晶体将近红外波段激光倍频至可见波段，具有无需再额外使用倍频晶体的优势，因而可以进一步降低激光器的成本、提高激光器的效率和提升激光器的紧凑化和集成化，对于发展二极管泵浦的全固态可见激光器具有重要的意义，因此具有较好的研究前景和较高的应用价值。

技术领域

本发明涉及固体激光技术领域，涉及一种掺钬离子激光晶体中自倍频激发光泵浦实现可见激光的方法。

背景技术

可见波段激光在激光显示、光电对抗、高密度信息存储等领域具有广泛而重要的应用前景。全固态可见激光具有结构紧凑、效率高、寿命长、稳定性好等优点，是当前可见激光技术发展的重要方向。但是长期以来，由于缺乏有效的泵浦源，全固态可见激光很难直接通过激光二极管泵浦激光材料来实现。虽然，近年来，GaN蓝光二极管有了快速的发展，有望为全固态可见激光解决泵浦源的难题，但目前GaN蓝光二极管的输出功率低和光束质量较差的问题还没有得到有效解决，因此通过GaN蓝光二极管泵浦激光材料直接实现可见激光输出的效率和功率都还很低，无法满足应用的需求。因而，当前的全固态可见激光主要是通过非线性频率变换技术来实现。但是，由于非线性频率变换技术需要用到倍频晶体，致使激光器的整体结构变得复杂，降低了激光输出效率且增加了激光器的成本。所以，人们一直在试图寻找实现全固态可见激光输出的新途径和新方法，以提高输出可见激光的效率和功率。

稀土Ho³⁺离子(即钬离子)具有丰富的4f能级结构，在蓝光波段具有多个吸收带，可以吸收450nm或485nm的蓝光分别实现从基态⁵I₈能级至激发态⁵G₆(吸收450nm蓝光)和⁵F₃(吸收485nm蓝光)能级跃迁。然后，通过其⁵F₄+⁵S₂→⁵I₈和⁵F₄+⁵S₂→⁵I₇能级跃迁分别实现可见绿光和深红光发射，特别是⁵F₄+⁵S₂→⁵I₈对应的绿光发射的发射截面较大(在10^-20cm²量级)。然而，由于450nm和485nm波段的GaN蓝光激光二极管目前发展还不是很成熟，获得高功率的GaN蓝光激光二极管难度较大而且成本较高，这使得到目前为止还没有通过直接采用GaN蓝光激光二极管泵浦稀土Ho³⁺离子掺杂激光材料实现可见激光发射的报道。