全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，由激光二極管LD發(fā)出的泵浦光通過(guò)聚焦耦合透鏡系統(tǒng)整形聚焦，進(jìn)入激光增益介質(zhì)中，激光增益介質(zhì)通過(guò)受激發(fā)射，產(chǎn)生中心波長(zhǎng)為1112nm或者1116nm或者1123nm的光子，產(chǎn)生的光子通過(guò)激光增益介質(zhì)和直型諧振腔裝置的反饋放大，產(chǎn)生高功率密度的基頻光駐波，基頻光子通過(guò)倍頻晶體的倍頻，形成556nm或者558nm或者561nm激光并由黃光輸出鏡輸出。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種全固態(tài)激光器，具體的涉及一種全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激 光器。 全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器

【背景技術(shù)】
[0002] 已知的，561nm黃綠光在生物醫(yī)學(xué)方面有著極大的用途，它是共焦顯微鏡、流細(xì)胞 儀及其他生物成像裝置的理想光源，同時(shí)也是激光治療復(fù)雜眼科疾病的最佳波長(zhǎng)。此外， 在激光展示、照明、分子生物學(xué)等方面都有很廣泛的應(yīng)用。
[0003] 常用的黃光激光器有Kr離子激光（568nm)、染料激光（577nm)等激光器，但是這些 激光都存在著固有的缺點(diǎn)。Kr離子激光屬于氣體激光器，其體積重量都很大，而且由于效 率低導(dǎo)致耗電量很大；染料激光器屬于液體激光器，需要經(jīng)常換染料，工作麻煩，染料的毒 性對(duì)人體有害，不足以滿足儀器使用要求。隨著半導(dǎo)體激光器的研究進(jìn)展和產(chǎn)品化逐漸成 熟，大功率半導(dǎo)體激光器及半導(dǎo)體激光泵浦的固體激光器的研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)獲得了迅速的 發(fā)展。這些激光器已經(jīng)成為激光器家族中一股重要的力量，且具有功率高、體積小、效率高、 光束質(zhì)量好和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有關(guān)于全固態(tài)黃光激光器的報(bào)道。但是他們采取的方式存 在著以下幾點(diǎn)不足：一是激光光譜輸出不穩(wěn)定（Nd:YAG Lasers Operated at 1. lum and Intracavity Frequency-doubling, ((Journal of Optoelectronics · Laser)) , Vol. 16, 2 005, 788-792 )，在輸出56 lnm激光的同時(shí)，很容易產(chǎn)生556nm和558nm的激光輸出。二 是561nm單譜線輸出的譜線寬度較寬，加劇了不同縱模間的相互耦合，導(dǎo)致功率穩(wěn)定性較 H(All-solid-state continuous-wave yellow laser at561 nm under in-band pumping, 《Opt. Soc. Am. B》，Vol. 30, 2013, 95-98)，這使得很多方面的應(yīng)用受到限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出穩(wěn)定 性好、單一譜線的窄線寬黃光全固態(tài)激光器，該激光器可獲得單譜線窄線寬黃光激光輸出。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光 激光器通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其包括一泵浦源系統(tǒng)，所述泵浦源系統(tǒng)包 括在一光路上依次安置的激光二極管LD以及一聚焦耦合透鏡系統(tǒng)；
[0008] 其還包括一直型諧振腔裝置，所述直型諧振腔裝置包括在直腔內(nèi)依次安置的激光 增益介質(zhì)以及黃光輸出鏡，所述激光增益介質(zhì)和黃光輸出鏡之間依次放置有倍頻晶體以及 雙折射濾波器。
[0009] 進(jìn)一步的，所述的激光增益介質(zhì)和倍頻晶體都由制冷裝置進(jìn)行溫度控制。
[0010] 進(jìn)一步的，所述激光增益介質(zhì)采用的是Nd:YAG晶體。
[0011] 優(yōu)選的，所述的制冷裝置是風(fēng)冷裝置，即將激光介質(zhì)的熱量通過(guò)各種方式轉(zhuǎn)移到 散熱片，然后通過(guò)風(fēng)扇的強(qiáng)制冷卻，由空氣將熱量攜帶走。
[0012] 本實(shí)用新型的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器的工作流程如下：
[0013] 所述激光二極管LD發(fā)出的泵浦光通過(guò)所述聚焦耦合透鏡系統(tǒng)整形聚焦，進(jìn)入所 述激光增益介質(zhì)中，所述激光增益介質(zhì)通過(guò)受激發(fā)射，產(chǎn)生中心波長(zhǎng)為1112nm或者1116nm 或者1123nm的光子，產(chǎn)生的光子通過(guò)所述激光增益介質(zhì)和所述直型諧振腔裝置的反饋放 大，產(chǎn)生高功率密度的基頻光駐波，基頻光子通過(guò)所述的倍頻晶體的倍頻，形成556nm或者 558nm或者561nm激光并由所述黃光輸出鏡輸出。
[0014] 本實(shí)用新型采用Nd:YAG晶體作為增益介質(zhì)，并設(shè)計(jì)了合理的諧振腔結(jié)構(gòu)參數(shù)，采 用了在腔內(nèi)插入雙折射濾波器的方式，通過(guò)倍頻獲得了穩(wěn)定的窄線寬黃光單譜線激光輸 出。本實(shí)用新型通過(guò)在所述的諧振腔內(nèi)插入雙折射濾波器的方式，選擇出單一譜線的基頻 光，并且壓窄了基頻光的線寬，提高了光光轉(zhuǎn)換效率，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的單譜線窄線寬黃光激光 輸出，成功解決了現(xiàn)有技術(shù)中激光器的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型的全固態(tài)窄線寬黃光激光器具有 更窄的線寬，更高的輸出功率穩(wěn)定性，并且體積小、結(jié)夠簡(jiǎn)單、成本低。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0016] 圖1是本實(shí)用新型全固態(tài)窄線寬561nm激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明：1.激光二極管LD，2.聚焦耦合透鏡系統(tǒng)，3.激光增益介質(zhì)，4.倍 頻晶體，5.雙折射濾波器，6.黃光輸出鏡，7.制冷裝置，8.泵浦源系統(tǒng)，9.直型腔。

【具體實(shí)施方式】 [0018] 實(shí)施例1 :
[0019] 參見(jiàn)圖1所示，一種全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其包括一泵浦源系統(tǒng)8,所 述泵浦源系統(tǒng)8主要包括在一光路上依次安置的激光二極管LD1以及一聚焦耦合透鏡系 統(tǒng)2,所述泵浦源系統(tǒng)8的工作模式為連續(xù)工作模式，最大連續(xù)泵浦功率為5W，輸出波長(zhǎng)為 808nm。
[0020] 其還包括一直型諧振腔裝置9,所述直型諧振腔裝置9包括在直型腔內(nèi)依次安置 的激光增益介質(zhì)3以及黃光輸出鏡6,所述激光增益介質(zhì)3和黃光輸出鏡6之間放置有一倍 頻晶體4,所述倍頻晶體4和黃光輸出鏡6之間放置一雙折射濾波器5。
[0021] 進(jìn)一步的，激光二極管LD1、激光增益介質(zhì)3和倍頻晶體4有制冷裝置7進(jìn)行側(cè)面 散熱。激光二極管LD1固定在紫銅散熱器上，激光增益介質(zhì)3和倍頻晶體4固定在紫銅散 熱器中，散熱器底部與熱電制冷器（TEC)上表面連接，TEC地面與散熱片連接，通過(guò)風(fēng)扇的 強(qiáng)制制冷將熱量攜帶走。
[0022] 優(yōu)選的，激光增益介質(zhì)3為Nd:YAG晶體，摻雜原子數(shù)分?jǐn)?shù)為1.0%，尺寸為 3X3X3mm3。左表面鍍有 1123nm 高反膜（R>99.8%)、808nm 和 1319nm 的增透膜（T>90%)。 Nd:YAG晶體的右表面鍍有1123nm增透膜（T>99%)。
[0023] 優(yōu)選的，倍頻晶體4為三硼酸鋰（LB0)晶體，尺寸為2X2X 10mm3,晶體兩端均鍍 有561nm和1123nm的增透膜（T>99%);匹配方式采用I類相位匹配，切割角度為Θ =90°， Φ=7·5°。
[0024] 優(yōu)選的，雙折射濾波器5選用石英晶體，以布儒斯特角（56° )放入諧振腔中，調(diào)節(jié) 它的調(diào)諧角為47.6°。
[0025] 優(yōu)選的，黃光輸出鏡6的曲率半徑為50mm，凹面鍍有1123nm的高反膜（R>99. 9%)、 和 561、1064nm 的增透膜（T>95%)。
[0026] 優(yōu)選的，直型諧振腔9的長(zhǎng)度為20mm。
[0027] 實(shí)施例2 :
[0028] 與實(shí)施例1大體相同，不同之處如下：
[0029] (1)雙折射濾波器5選用石英晶體，以布儒斯特角（56° )放入諧振腔中，調(diào)節(jié)它的 調(diào)諧角為46.6°。
[0030] (2)倍頻晶體4為三硼酸鋰（LB0)晶體，尺寸為2X2X 10mm3,晶體兩端均鍍有 558nm和1116nm的增透膜（T>99%);匹配方式采用I類相位匹配，切割角度為θ=90°， Φ=8°。
[0031] 實(shí)施例3:
[0032] 與實(shí)施例1大體相同，不同之處如下：
[0033] (1)雙折射濾波器5選用石英晶體，以布儒斯特角（56° )放入諧振腔中，調(diào)節(jié)它的 調(diào)諧角為45.9°。
[0034] (2)倍頻晶體4為三硼酸鋰（LB0)晶體，尺寸為2Χ2Χ 10mm3,晶體兩端均鍍有 556nm和1112nm的增透膜（T>99%);匹配方式采用I類相位匹配，切割角度為θ=90°， Φ=8·3°。
[0035] 實(shí)施例4 :
[0036] 與實(shí)施例1大體相同，不同之處如下：
[0037] 倍頻晶體4為磷酸鈦氧鉀（ΚΤΡ)晶體，尺寸為2 X 2 X 10mm3,晶體兩端均 鍍有561nm和1123nm的增透膜（T>99%);匹配方式采用二類相位匹配，切割角度為 Θ =75. 3° ，Φ=0°。
[0038] 實(shí)施例5 :
[0039] 與實(shí)施例1大體相同，不同之處如下：
[0040] 倍頻晶體4為磷酸鈦氧鉀（ΚΤΡ)晶體，尺寸為2 X 2 X 10mm3,晶體兩端均 鍍有556nm和1112nm的增透膜（T>99%);匹配方式采用二類相位匹配，切割角度為 Θ =77. Γ ，Φ=0°。
[0041] 實(shí)施例6:
[0042] 與實(shí)施例1大體相同，不同之處如下：
[0043] 倍頻晶體4為磷酸鈦氧鉀（ΚΤΡ)晶體，尺寸為2 X 2 X 10mm3,晶體兩端均 鍍有558nm和1116nm的增透膜（T>99%);匹配方式采用二類相位匹配，切割角度為 Θ =76. 4° ，Φ=0°。
[0044] 實(shí)施例7 :
[0045] 與實(shí)施例1大體相同，不同之處如下：
[0046] 泵浦源系統(tǒng)8的工作模式為連續(xù)工作模式，最大連續(xù)泵浦功率為5W，輸出波長(zhǎng)為 885nm〇
[0047] 激光增益介質(zhì)3為Nd:YAG晶體，摻雜原子數(shù)分?jǐn)?shù)為1. 0%，尺寸為3X3X3mm3。左 表面鍍有1123nm高反膜（R>99. 8%)、946nm和1319nm的增透膜（T>90%)。Nd:YAG晶體的右 表面鍍有1123nm增透膜（T>99%)。
【權(quán)利要求】
1. 一種全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，包括一泵浦源系統(tǒng)（8)，所述泵浦源系統(tǒng)（8) 包括在一路上依次安置的激光二極管LD(1)、以及一聚焦耦合透鏡系統(tǒng)（2)，其特征在于： 還包括一直型諧振腔裝置，所述直型諧振腔裝置（9)包括在直型腔內(nèi)依次安置的激光 增益介質(zhì)（3)以及黃光輸出鏡（6)，所述激光增益介質(zhì)（3)和黃光輸出鏡（6)之間放置有一 倍頻晶體（4)，所述倍頻晶體（4)和黃光輸出鏡（6)之間放置一雙折射濾波器（5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于：所述的激光 增益介質(zhì)（3)和倍頻晶體（4)都由制冷裝置（7)進(jìn)行溫度控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于：所述的 激光增益介質(zhì)（3)左表面鍍有1123nm高反膜、808nm和1319nm的增透膜，Nd:YAG晶體的右 表面鍍有1123nm增透膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于：所述制冷裝 置（7)為風(fēng)冷裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于：所述泵浦源 系統(tǒng)（8)中的泵浦源激光二極管LD(1)為808nm泵浦源或885nm泵浦源。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于：所述泵 浦源系統(tǒng)（8)為連續(xù)工作模式。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于：所述倍頻晶 體（4)為三硼酸鋰（LBO)，或磷酸肽氧鉀（KTP)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于：所述倍 頻晶體（4)兩端均鍛有561nm和1123nm的增透膜，或558nm和1116nm的增透膜，或556nm 和1112nm的增透膜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于：所述雙折射 濾波器（5)以布儒斯特角56°放入諧振腔中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的全固態(tài)單譜線窄線寬黃光激光器，其特征在于：所述雙 折射濾波器（5)的調(diào)諧角為47. 6°，或46. 6°，或45. 9°。
【文檔編號(hào)】H01S3/08GK203911223SQ201420235413
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】張帆, 高蘭蘭, 董小龍 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué)