激光器以及控制光的產(chǎn)生的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開在此大體上涉及激光器以及用于增強(qiáng)光的產(chǎn)生的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 固態(tài)拉曼激光器已經(jīng)證明具有獲得寬范圍的紅外光、可見光以及UV(紫外光）波 長的能力。本領(lǐng)域的最新發(fā)展是高效的、連續(xù)波（CW)頻率可選的激光源的實(shí)現(xiàn)。這些是CW 腔內(nèi)拉曼激光器，其中，高Q腔被提供給基頻光場(chǎng)和斯托克斯光場(chǎng)兩者，以致于基頻光場(chǎng)可 以達(dá)到受激拉曼散射（SRS)的閾值?？梢姽廨敵鋈缓笸ㄟ^在合適的非線性晶體中的強(qiáng)腔內(nèi) 場(chǎng)的二次諧波（SHG)或者和頻混合（SFM)產(chǎn)生。以這種方法，依賴于拉曼晶體的拉曼頻移， 以及共振腔是否能夠級(jí)聯(lián)到更高的斯托克斯級(jí)次，可以產(chǎn)生許多不同"組"的輸出頻率。
[0003] 然而，由于不期望的不需要的斯托克斯光的產(chǎn)生，其在這種情況下代表損耗機(jī)制， 通過非線性頻率轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的一些輸出頻率可能具有比預(yù)期低的功率或者被抑制。非線性頻 率產(chǎn)生過程的強(qiáng)度可能不足夠強(qiáng)以將最長波長的腔內(nèi)場(chǎng)的強(qiáng)度保持為低于對(duì)于不需要的 斯托克斯級(jí)次的SRS閥值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在此公開的是用于增強(qiáng)光的產(chǎn)生的方法。該方法包括利用通過拉曼過程減少從母 體共振光的功率的提取的非線性過程的步驟。其中母體共振光與拉曼介質(zhì)相互作用以產(chǎn)生 共振拉曼光。在從母體共振光的功率的提取上的減少通過另一個(gè)產(chǎn)生該激光的非線性過程 增強(qiáng)從母體共振光的功率的提取。
[0005] 在實(shí)施例中，利用非線性過程減少從母體共振光的功率的提取的步驟包括使母體 光通過二階非線性介質(zhì)的步驟，該二階非線性介質(zhì)被調(diào)諧用于與母體光和共振拉曼光相互 作用，用于產(chǎn)生另一光。另一光的頻率可以為母體光的頻率和共振拉曼光的頻率的和。基 于母體共振光與拉曼介質(zhì)相互作用的共振拉曼光增益可以小于來自母體光通過二階非線 性介質(zhì)的共振拉曼光損耗。二階非線性介質(zhì)可以被調(diào)諧用于與母體光和共振拉曼光相互作 用，用于產(chǎn)生另一光。調(diào)諧二階非線性介質(zhì)可以包括取向二階非線性介質(zhì)的步驟。調(diào)諧二 階非線性介質(zhì)的步驟可以包括改變二階非線性介質(zhì)的溫度的步驟。
[0006] 實(shí)施例包括使共振母體光通過二階非線性介質(zhì)的大于20mm、10mm、5mm、3mm以及 1mm中的至少一個(gè)。
[0007] 在實(shí)施例中，二階非線性介質(zhì)包括三硼酸鋰、e硼酸鋇、碘酸鋰、鈮酸鉀、硒化鎵、 鈮酸鋰、硼酸鉍以及磷酸鈦氧鉀中的至少一個(gè)的晶體。
[0008] 實(shí)施例包括使母體光通過拉曼介質(zhì)的不超過10mm、5mm、3mm以及1mm中的至少一 個(gè)的步驟。
[0009] 在實(shí)施例中，另一個(gè)非線性過程可以包括母體共振光與另一個(gè)二階非線性晶體的 非線性相互作用。另一個(gè)二階非線性晶體可以包括三硼酸鋰、0硼酸鋇、碘酸鋰、鈮酸鉀、 硒化鎵、硼酸鉍以及磷酸鈦氧鉀中的至少一個(gè)。母體光可以通過另一個(gè)二階非線性晶體的 不多于10mm、5mm、3_以及1_中的至少一個(gè)。
[0010] 在實(shí)施例中，拉曼介質(zhì)包括鎢酸鹽、鎢酸釓鉀、鎢酸鋇、鉬酸鹽、硝酸鋇、釩酸鹽、釩 酸釓以及金剛石中的至少一個(gè)的晶體。
[0011] 實(shí)施例包括利用具有用于激光的產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)數(shù)的激光介質(zhì)來產(chǎn)生母體共振光的 步驟。激光介質(zhì)可以包括拉曼介質(zhì)。激光介質(zhì)可以包括摻稀土離子的釩酸釓。母體共振光 可以在光共振結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生。另外，母體共振光可以在光共振結(jié)構(gòu)的外部產(chǎn)生。母體共振光 可以被耦合進(jìn)光共振結(jié)構(gòu)。
[0012] 在實(shí)施例中，拉曼光是從共振拉曼光的級(jí)聯(lián)中的一個(gè)所選擇的。
[0013] 實(shí)施例包括利用非線性過程抑制通過拉曼過程從母體共振光的功率的提取。
[0014] 在此公開的是一種激光器。該激光器包括光共振結(jié)構(gòu)，被配置成共振母體共振光。 光共振結(jié)構(gòu)具有拉曼介質(zhì)，被配置成當(dāng)母體共振光在光共振結(jié)構(gòu)中如此共振時(shí)與母體共振 光相互作用，通過拉曼過程產(chǎn)生拉曼光。該激光器包括非線性介質(zhì)，被配置成通過拉曼過程 減少從母體共振光的功率的提取。該激光器包括另一個(gè)非線性介質(zhì)，被配置成與母體共振 光相互作用，產(chǎn)生由此從母體共振光提取功率的光。使用非線性介質(zhì)通過拉曼過程減少從 母體共振光的功率的提取，以通過與母體共振光相互作用的另一個(gè)非線性介質(zhì)來增強(qiáng)從母 體共振光的功率的提取，借此增加該激光的功率。
[0015] 在實(shí)施例中，非線性介質(zhì)包括二階非線性介質(zhì)，被配置成具有共振母體光在那里 通過，并且二階非線性介質(zhì)是可調(diào)諧的以與母體光和共振拉曼光相互作用用于產(chǎn)生另一 光，另一光的頻率為母體光的頻率和共振拉曼光的頻率的和。
[0016] 激光器的實(shí)施例被配置成提供由于母體共振光與拉曼介質(zhì)相互作用而產(chǎn)生的共 振拉曼光增益，該共振拉曼光增益小于來自母體光通過二階非線性介質(zhì)的共振拉曼光損 耗。激光器可以包括二階非線性介質(zhì)調(diào)諧器，被設(shè)置成調(diào)諧二階非線性介質(zhì)。二階非線性 調(diào)諧器可以被設(shè)置成取向二階非線性介質(zhì)。二階非線性介質(zhì)調(diào)諧器可以被設(shè)置成控制二階 非線性介質(zhì)的溫度。二階非線性介質(zhì)可以被設(shè)置成共振母體光通過其的大于20mm、10mm、 5謹(jǐn)、3謹(jǐn)以及1謹(jǐn)中的至少一個(gè)。
[0017] 在實(shí)施例中，二階非線性介質(zhì)包括三硼酸鋰、e硼酸鋇、碘酸鋰、鈮酸鉀、硒化鎵、 鈮酸鋰、硼酸鉍以及磷酸鈦氧鉀中的至少一個(gè)的晶體。
[0018] 在實(shí)施例中，拉曼介質(zhì)被設(shè)置成母體光通過其的不多于10mm、5mm、3mm以及1mm中 的至少一個(gè)。
[0019] 在實(shí)施例中，另一個(gè)非線性介質(zhì)包括另一個(gè)二階非線性晶體。另一個(gè)二階非線性 晶體可以包括三硼酸鋰、0硼酸鋇、碘酸鋰、鈮酸鉀、硒化鎵、硼酸鉍以及磷酸鈦氧鉀中的至 少一個(gè)。另一個(gè)二階非線性晶體可以被設(shè)置成這樣，以使得母體光通過其的不大于1〇_、 5謹(jǐn)、3謹(jǐn)以及1謹(jǐn)中的至少一個(gè)。
[0020] 在實(shí)施例中，拉曼介質(zhì)包括鎢酸鹽、鎢酸釓鉀、鎢酸鋇、鉬酸鹽、硝酸鋇、釩酸鹽、釩 酸釓以及金剛石中的至少一個(gè)的晶體。
[0021] 實(shí)施例包括具有反轉(zhuǎn)數(shù)的激光介質(zhì)，通過反轉(zhuǎn)數(shù)產(chǎn)生母體光。激光介質(zhì)可以包括 拉曼介質(zhì)。激光介質(zhì)可以包括摻稀土離子的釩酸釓。光共振結(jié)構(gòu)可以具有激光介質(zhì)。例如， 對(duì)于具有彼此相對(duì)的兩個(gè)鏡子的共振結(jié)構(gòu)，激光介質(zhì)被布置在它們之間。也就是說，在共振 結(jié)構(gòu)內(nèi)共振的光通過激光介質(zhì)。另外，母體共振光可以在光共振結(jié)構(gòu)的外部產(chǎn)生，并且實(shí)施 例包括母體共振光耦合器，被設(shè)置成將母體共振光耦合進(jìn)光共振結(jié)構(gòu)。母體共振光耦合器 可以包含，例如，選頻鏡、棱鏡以及普克爾盒中的任何一個(gè)。大體上，任何合適的母體共振光 耦合器可以被使用。例如，母體共振光可以通過拉曼激光器產(chǎn)生。
[0022] 在實(shí)施例中，非線性介質(zhì)通過拉曼過程抑制從母體共振光的功率的提取。
[0023]母體共振光可以是大于0. 01秒連續(xù)的（"連續(xù)波"），或者其可以包括至少一個(gè)脈 沖。該至少一個(gè)脈沖中的每一個(gè)脈沖可以是小于1微秒、100納秒、10納秒以及1納秒長中 的至少一個(gè)。
[0024] 如果可能，以上公開的激光器的實(shí)施例的特征中的任何特征可以與以上公開的方 法的實(shí)施例中的特征的任何特征相結(jié)合。
【附圖說明】
[0025] 現(xiàn)在將參考附圖僅以實(shí)例的方式來描述實(shí)施例，其中：
[0026] 圖1顯示激光器的實(shí)施例的示意圖。
[0027] 圖2顯示通過圖1的激光器來控制第二光的產(chǎn)生的方法的流程圖。
[0028] 圖3顯示來自激光器輸出的測(cè)量的結(jié)果的圖；
[0029] 圖4和5顯示來自與圖1的激光器類似的激光器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0030] 圖6和7顯示來自與圖1的激光器類似的激光器的模型的結(jié)果。
[0031] 圖8到12顯示總結(jié)第二激光減少器的實(shí)例模型的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 圖1顯示由數(shù)字10總體指示的激光器的實(shí)施例。圖2顯示增強(qiáng)來自激光器10的 光的產(chǎn)生的方法50的流程圖。激光器具有包括腔鏡14和16的光共振結(jié)構(gòu)12。光共振結(jié)構(gòu) 12被配置成共振第一光（"母體共振光")。腔鏡在第一光波長為高反射。在這個(gè)但不是所 有的實(shí)施例中，光共振結(jié)構(gòu)12具有激光介質(zhì)18,為摻稀土離子的釩酸釓的晶體的形式。激 光介質(zhì)18被布置在腔鏡14、16之間。稀土離子是釹，但是包括鐿、鉺以及鈥的任何合適的 稀土離子可以被使用。另外，任何合適的激光介質(zhì)可以被使用，例如，摻鐿釩酸鹽。稀土離 子當(dāng)由合適的泵浦光25照射時(shí)，呈現(xiàn)用于激光的產(chǎn)生的電子的反轉(zhuǎn)數(shù)，合適的泵浦光25例 如是來自具有約808nm或者880nm的波長的激光二極管的光，或者是來自鈦寶石激光器的 光，盡管由任何合適的光源產(chǎn)生的任何合適的光可以被使用。在這個(gè)但不是所有的實(shí)施例 中，該激光是第一光。本實(shí)施例的泵浦光25是連續(xù)波，使得從激光器有連續(xù)波輸出。然而， 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到泵浦光可以是脈沖的，在這樣的情況下，來自激光器的輸出也可以是脈沖的。激 光器可以包括Q開關(guān)或者鎖模器（例如飽和吸收器），在這樣的情況下，來自激光器的輸出 可以是脈沖的。
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