專利名稱：全固態(tài)摻釹鎢酸鉀釓拉曼激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光器，特別涉及LD端面泵浦摻釹鎢酸鉀釓晶體全固態(tài)拉 曼激光。
技術(shù)背景自1960年世界上第一臺激光器(紅寶石激光器)問世以來，激光器的發(fā)展非常 迅速，相繼出現(xiàn)了種類繁多的各種激光器。隨著近年來激光在醫(yī)藥、工業(yè)、通訊等應(yīng)用領(lǐng)域 的不斷發(fā)展，開發(fā)特殊的激光波長已經(jīng)越來越引起人們的注意。這些特殊的激光波長可以 通過新的激光工作物質(zhì)產(chǎn)生，也可以通過光學(xué)材料(氣體、染料、晶體)的非線性光學(xué)頻率 轉(zhuǎn)換產(chǎn)生。非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換有兩類，第一類是彈性作用，例如二階或者更高階的諧波 產(chǎn)生、和頻、差頻、光學(xué)參量產(chǎn)生和放大過程等。第二類由非彈性作用形成，代表性的有受 激布里淵散射和受激拉曼散射。受激拉曼散射(SRS)能夠用來對激光發(fā)射波長做固定頻 率轉(zhuǎn)換，達(dá)到特定的激光波長輸出。另外依賴于抽運(yùn)激光和拉曼介質(zhì)的多樣性，SRS可以將 光譜擴(kuò)展至由紫外到近紅外范圍。氣體因?yàn)閮r格低、純度高，而且具有較大的頻率轉(zhuǎn)換、較 高的自聚焦閾值和低的散射損耗等優(yōu)點(diǎn)，長期以來被公認(rèn)為首選的拉曼介質(zhì)。對于低重復(fù) 頻率(通常小于50Hz)，高峰值功率的抽運(yùn)源來說，它們毫無疑問是非常吸引人的介質(zhì)。然 而，它們的應(yīng)用還是受許多因素的限制，例如重復(fù)頻率提高困難(因?yàn)闊嵝?yīng))，介質(zhì)增益 較低，容易造成光學(xué)損傷，實(shí)驗(yàn)裝置尺寸太大等等。液體拉曼介質(zhì)則由于大部分具有毒性、 揮發(fā)性，以及在可見和近紅外帶中的高吸收性等缺點(diǎn)，也一直沒被廣泛應(yīng)用近幾年來固體 材料在受激拉曼散射中表現(xiàn)出的許多優(yōu)點(diǎn)使其異軍突起。固體拉曼介質(zhì)具有高增益、良好 的熱傳導(dǎo)和機(jī)械性質(zhì)。本實(shí)用新型是全固態(tài)摻釹鎢酸鉀釓晶體全固態(tài)拉曼激光，具有結(jié)構(gòu) 緊湊、壽命長、運(yùn)轉(zhuǎn)成本低、調(diào)節(jié)方便靈活、轉(zhuǎn)換效率高、應(yīng)用廣，克服了液體、氣體拉曼介質(zhì) 的不足，基于固體SRS的新型激光系統(tǒng)還有很廣泛的發(fā)展?jié)摿Α?br> 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種LD端面泵浦摻釹鎢酸鉀釓晶體拉曼自轉(zhuǎn)換激光器，具有轉(zhuǎn) 換效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)轉(zhuǎn)成本低、調(diào)節(jié)靈活方便、工作安全、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種全固態(tài)摻釹鎢酸鉀釓拉曼激光 器，其主要特征在于它包括LD端面泵浦源、Nd3+:KGd(W04)2激光晶體、調(diào)Q晶體、平凹透鏡； Nd3+:KGd(W04)2激光晶體吸收LD端面泵浦源輻射的能量后，形成反轉(zhuǎn)粒子數(shù)分布，Nd3+在能 級％3/2 —%1/2之間躍遷，產(chǎn)生波長為1067nm的激光的受激躍遷輻射；所述Nd3+:KGd(W04)2 激光晶體的第一個面為 HR1067nm 和 1180nm，HT808nm, R 99. 5% 1067nm, Rl. 2% 808nm, R99. 1 % 1180nm ；第二 個面為 AR 1067nm 和 1180nm, R0. 1 % 1067nm, R0. 25 % 1180nm ； Nd3+:KGd(W04)2晶體是一個很好的拉曼介質(zhì)激光器基質(zhì)材料；所述的平凹透鏡，其透鏡參數(shù) 為 ROC = -50mm, HR1067nm 和 1190nm，R > 99. 5% 1067nm, T5-7% 1190nm, BK7，輸出拉曼 光。[0005]本實(shí)用新型中，平凹透鏡和激光晶體的前端面構(gòu)成了激光的諧振腔。通過放在激 光諧振腔內(nèi)的Nd3+:KGd(W04)2晶體的拉曼自轉(zhuǎn)換形成1180nm的拉曼光輸出。所述的半導(dǎo)體 泵浦源激勵輸出808nm光，該激光頭帶有風(fēng)冷制冷系統(tǒng)及光聚焦系統(tǒng)，這樣的設(shè)計大大簡 化了設(shè)計結(jié)構(gòu)。所述的激光晶體Nd3+:KGd(W04)2是一種新型的激光晶體，且可以實(shí)現(xiàn)拉曼自 轉(zhuǎn)換，縮減了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低了成本，這種結(jié)構(gòu)將更有利于實(shí)現(xiàn)基頻光和斯托克斯光的模 式匹配，降低閾值，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)換效率，簡化腔型結(jié)構(gòu)，晶體還用銦箔包裹，用于 冷卻，有助于提高重復(fù)頻率。所述的調(diào)Q晶體是通可飽和吸收蓄能，用以提高瞬間功率。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡圖；圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖1、2所示，本激光器包括LD端面泵浦源l、Nd3+:KGd(W04)2激光晶體2、調(diào) Q晶體3、平凹透鏡4 ；Nd3+:KGd(W04)2激光晶體2吸收LD端面泵浦源1輻射的能量后，形成 反轉(zhuǎn)粒子數(shù)分布，Nd3+在能級4I13/2 —4111/2之間躍遷，產(chǎn)生波長為1067nm的激光的受激躍 遷輻射，同時由于Nd3+:KGd(W04)2晶體本又是一種很好的拉曼介質(zhì)，不需要另加拉曼介質(zhì)實(shí) 現(xiàn)拉曼頻移；為了提高拉曼閾值，再在晶體后加入調(diào)Q晶體來實(shí)現(xiàn)閾值提高，從而提高轉(zhuǎn)換 效率。該激光頭帶有風(fēng)冷制冷系統(tǒng)及光聚焦系統(tǒng)7，這樣的設(shè)計大大簡化了設(shè)計結(jié)構(gòu)。本 實(shí)用新型是用半導(dǎo)體激光來激勵激光晶體Nd3+:KGd(W04)2的端面，產(chǎn)生基頻光1067nm，再由 其拉曼自轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)頻移，這樣的結(jié)構(gòu)將更有利于實(shí)現(xiàn)基頻光和斯托克斯光的模式匹配，降 低閾值，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)換效率，簡化腔型結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體激光器是由驅(qū)動源和激光頭 組成，驅(qū)動源具有溫控可調(diào)，電流可調(diào)，既可輸出連續(xù)光又可輸出脈沖激光，激光頭已經(jīng)將 聚光系統(tǒng)集成在一起，這樣大大減少了裝置的結(jié)構(gòu)長度，簡化結(jié)構(gòu)。泵浦源發(fā)出的激勵光的 光波長為808nm，用于激勵激光晶體Nd3+:KGd(W04)2的端面，其前表面為高反(HR) 1067nm和 1180nm波段的光，高透(HT) 808nm,高反1067nm其反射率為99. 5 %，高透808nm其反射率為 1.2%，高反1180nm其反射率為99. 1%。因此，其可以當(dāng)作激光諧振腔的前反射面(激光 諧振腔為平凹型)。第二個面為防反射(AR) 1067nm和1180nm，其反射率為0. 1% 1067nm, R0. 25% 1180nm。這樣大大提高基頻光的功率，提高轉(zhuǎn)換的效率。然后經(jīng)過可飽和調(diào)Q晶體 作用，產(chǎn)生瞬間高功率的拉曼光。所產(chǎn)生的拉曼光是由平凹透鏡5輸出，其透鏡參數(shù)為R0C =-50mm, HR1067nm 和 1190nm，R > 99. 5% 1067nm, T5-7% 1190nm, BK7。由于產(chǎn)生的拉曼 光比較弱，因此，用濾波片8濾去llOOnm以下的光波段，用紅外顯色卡可以看到一個黃色的 光斑6，調(diào)節(jié)輸出鏡使其保持圓形。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長、運(yùn)轉(zhuǎn)成本低、調(diào)節(jié)方便靈活等優(yōu)點(diǎn)。本激光器 可以加入其他光學(xué)系統(tǒng)或器件進(jìn)行許多的擴(kuò)展，在激光領(lǐng)域具有強(qiáng)的應(yīng)用。若要分析激光 的光參數(shù)特性，可用相關(guān)的器件如，光束分析儀、CDD、光譜儀、功率計等。
權(quán)利要求一種全固態(tài)摻釹鎢酸鉀釓拉曼激光器，其特征在于它包括LD端面泵浦源(1)、Nd3+:KGd(WO4)2激光晶體(2)、調(diào)Q晶體(3)、平凹透鏡(4)；Nd3+:KGd(WO4)2激光晶體(2)吸收LD端面泵浦源(1)輻射的能量后，形成反轉(zhuǎn)粒子數(shù)分布，Nd3+在能級4I13/2→4I11/2之間躍遷，產(chǎn)生波長為1067nm的激光的受激躍遷輻射。
2.如權(quán)利要求1所述的一種全固態(tài)摻釹鎢酸鉀釓拉曼激光器，其特征在于所述 Nd3+ = KGd(WO4)2 激光晶體的第一個面為 HR1067nm 和 1180nm, HT808nm, R99. 5 % 1067nm, Rl. 2% 808nm, R99. 1 % 1180nm ；第二個面為 AR 1067nm 和 1180nm，R0. 1 % 1067nm, R0. 25% 1180nm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種全固態(tài)摻釹鎢酸鉀釓拉曼激光器，其特征在于所述的平 凹透鏡(4)，其透鏡參數(shù)為 ROC =-50mm，HR1067 和 1190nm，R > 99. 5 % 1067nm, T5-7 % 1190nm, BK7，輸出拉曼光。
專利摘要一種全固態(tài)摻釹鎢酸鉀釓拉曼激光器，涉及LD端面泵浦摻釹鎢酸鉀釓晶體全固態(tài)拉曼激光。它包括LD端面泵浦源、Nd3+:KGd(WO4)2激光晶體、調(diào)Q晶體、平凹透鏡；摻雜Nd3+的激光晶體吸收LD端面泵浦源輻射的能量后，形成反轉(zhuǎn)粒子數(shù)分布，當(dāng)Nd3+在能級4I13/2→4I11/2之間躍遷時，產(chǎn)生波長為1067nm的激光的受激躍遷輻射，同時由于Nd3+:KGd(WO4)2晶體本又是一種很好的拉曼介質(zhì)，可以在不需要另加拉曼介質(zhì)實(shí)現(xiàn)拉曼頻移，輸出拉曼光。本實(shí)用新型具有轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)轉(zhuǎn)成本低、調(diào)節(jié)靈活方便、工作安全、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01S3/0941GK201616585SQ200920120788
公開日2010年10月27日 申請日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者汪丁成, 錢培成 申請人:杭州日月電器股份有限公司