一種基于方解石型正硼酸鹽晶體的全固態(tài)拉曼激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及拉曼激光器領域，尤其涉及一種基于方解石型正硼酸鹽晶體的全固態(tài)拉曼激光器。
【背景技術】
[0002]受限于激光晶體的激發(fā)波長，傳統(tǒng)激光器的輸出波長非常有限。利用非線性光學效應實現激光頻率變換，如受激拉曼散射(SRS)，是目前獲得新波長激光的重要手段之一。拉曼激光器可獲得用其他手段難以獲得的激光波長，僅需選擇合適的拉曼介質及波長不同的栗浦激光即可實現從紫外到中紅外波段的拉曼激光輸出。豐富的激光譜線輸出使得拉曼激光器的使用遍及激光測距、激光雷達、醫(yī)學治療、激光導星、激光通訊和光譜學測量等領域。
[0003]拉曼晶體是一種重要的非線性光學晶體，與氣體和液體拉曼介質相比，拉曼晶體具有導熱性好、增益高、機械特性好等優(yōu)點。拉曼晶體決定了拉曼激光器的輸出波長、光束質量及轉化效率等重要參數，是固體拉曼激光器進行頻率轉化的關鍵器件。以晶體作為拉曼介質的全固態(tài)拉曼激光器不僅穩(wěn)定可靠，而且轉化效率高，逐漸成為近年來研究的熱點。
[0004]目前商用的拉曼晶體主要有Li103、Ba (N03) 2、BaW04、KGd (W04)、KY (W04) 2及 YVO 4等。然而，這些常用拉曼晶體還存在如下兩個方面的不足:(1)常用拉曼晶體的頻移主要集中在800-lOOOcm1范圍內；(2)晶體的透光范圍多在300nm以上。因此，這些相對成熟的拉曼晶體頻移量不夠豐富且受限于晶體的透光范圍而不能用于紫外波段激光變頻。理想的拉曼晶體需具備如下條件:(1)對栗浦光和拉曼散射光高透；(2)機械強度高、物化性能穩(wěn)定、激光損傷閾值高；(3)具有良好的生長性能。包含強共價鍵分子基團的離子晶體的拉曼活性振動模式對應的拉曼峰強度高、線寬窄，擁有優(yōu)良的受激拉曼散射性能。因此，拉曼晶體的研究主要集中在包含[X03] (X = N, C和I)及[Y04] (Y = V，W及Mo)類分子基團的晶體上。B03S團也與C03、N03S團一樣包含強共價鍵，因此可以預測正硼酸鹽晶體也是性能優(yōu)良的拉曼晶體。但正硼酸鹽晶體拉曼性能的研究開展較少。

【發(fā)明內容】

[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出一種基于方解石型正硼酸鹽晶體的全固態(tài)拉曼激光器，可用于紫外波段、黃光波段和人眼安全波段的激光變頻。
[0006]為了實現上述目的，本發(fā)明采用的方案是:
[0007]一種基于方解石型正硼酸鹽晶體的全固態(tài)拉曼激光器，包括栗浦源、激光諧振腔以及拉曼晶體，采用方解石型結構的正硼酸鹽拉曼晶體對激光波長進行調節(jié)，產生具有固定頻移的新波長激光輸出；所述方解石型結構的拉曼晶體通式為:RB03，其中R = V，In，Fe，Lu 或 Sc。
[0008]所述RB03拉曼晶體按照光學Z軸加工。
[0009]所述1?03拉曼晶體位于激光諧振腔外形成外腔式拉曼頻移激光器；或RB03拉曼晶體位于激光諧振腔內形成內腔式拉曼頻移激光器，激光諧振腔有輸入鏡和輸出鏡構成。
[0010]所述輸入鏡是平面鏡、凹面鏡或凸面鏡；所述輸出鏡是平面鏡、凹面鏡或凸面鏡。
[0011]所述栗浦源為半導體激光器、光耦合輸出的半導體激光器、閃光燈或弧光燈，所述栗浦源的栗浦方式是端面栗浦或側面栗浦。
[0012]所述外腔式拉曼頻移激光器為腔外單次通過式拉曼激光器、腔外雙次通過式拉曼激光器或腔外多次通過式拉曼激光器；其中:
[0013]腔外單次通過式拉曼激光器依次由脈沖激光器和拉曼晶體構成；
[0014]腔外雙次通過拉曼激光器依次由脈沖激光器、拉曼晶體和反射鏡構成；
[0015]腔外多次通過拉曼激光器依次由脈沖激光器、輸入鏡、拉曼晶體和輸出鏡組成。
[0016]所述內腔式拉曼頻移激光器為內腔式連續(xù)拉曼激光器、內腔式連續(xù)拉曼倍頻激光器、內腔式脈沖拉曼激光器、內腔式脈沖拉曼倍頻激光器；其中，
[0017]內腔式連續(xù)拉曼激光器依次由栗浦源、光學耦合系統(tǒng)、輸入鏡、激光晶體、拉曼晶體和平面輸出鏡構成；
[0018]內腔式連續(xù)拉曼倍頻激光器依次由栗浦源、光學耦合系統(tǒng)、輸入鏡、激光晶體、拉曼晶體、倍頻晶體和輸出鏡構成；
[0019]內腔式脈沖拉曼激光器依次由栗浦源、光學耦合系統(tǒng)、輸入鏡、激光晶體、聲光調Q開關、拉曼晶體和輸出鏡構成；
[0020]內腔式脈沖拉曼倍頻激光器依次由栗浦源、光學耦合系統(tǒng)、輸入鏡、激光晶體、聲光調Q開關、拉曼晶體、倍頻晶體和輸出鏡組成。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:該方解石結構正硼酸鹽拉曼晶體具有生長成本低、物理機械性能穩(wěn)定、拉曼增益系數高、不潮解等優(yōu)勢，該類激光器具有輸出穩(wěn)定、結構簡單、環(huán)境適應性強等優(yōu)勢，使得基于方解石結構的拉曼激光器具有產業(yè)化廣泛應用的前景。
【附圖說明】
[0022]附圖1為基于方解石型正硼酸鹽拉曼晶體的腔外單次通過式拉曼激光器結構圖；
[0023]附圖2為基于方解石型正硼酸鹽拉曼晶體的腔外雙次通過式拉曼激光器結構圖；
[0024]附圖3為基于方解石型正硼酸鹽拉曼晶體的腔外多次通過式拉曼激光器結構圖；
[0025]附圖4為基于方解石型正硼酸鹽拉曼晶體的內腔式連續(xù)拉曼激光器結構圖；
[0026]附圖5為基于方解石型正硼酸鹽拉曼晶體的內腔式連續(xù)拉曼倍頻激光器結構圖；
[0027]附圖6為基于方解石型正硼酸鹽拉曼晶體的內腔式脈沖拉曼激光器結構圖；
[0028]附圖7為基于方解石型正硼酸鹽拉曼晶體的內腔式脈沖拉曼倍頻激光器結構圖；
[0029]附圖8為基于方解石型正硼酸鹽拉曼晶體的腔外單次通過式拉曼激光光譜。其中，1為栗浦源、2為匯聚透鏡、3為拉曼晶體；4為反射鏡；5為輸入鏡；6為平面輸出鏡；7為LD栗浦源；8為激光晶體；9為倍頻晶體；10為調Q晶體；S1為一階斯托克斯光，S2為二階斯托克斯光。
【具體實施方式】
[0030]為了更好的了解本發(fā)明的技術方案，下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0031]實施例1:ΙηΒ03晶體的腔外單次通過式拉曼激光器
[0032]圖1給出了該激光器的結構圖，該激光器由脈沖激光器1、匯聚透鏡2和拉曼晶體3組成。脈沖激光器1輸出脈寬30ps、重復頻率10Hz、單脈沖約為5mJ、波長為532nm的皮秒激光。栗浦光經過縮束準直后通過ΙηΒ03拉曼晶體產生受激拉曼光。圖8是該激光器的輸出拉曼激光光譜圖，從圖中明顯可以看到560nm的一階拉曼激光和591nm的二階拉曼激光輸出。
[0033]所述拉曼晶體2是ΙηΒ03晶體，晶體長度為25mm，其雙面拋光未鍍膜。
[0034]實施例2山沾03晶體的腔外雙次通過式拉曼激光器。
[0035]圖2給出了該激光器的結構圖，該激光器由脈沖激光器1，拉曼晶體3和反射鏡4沿光路依次排列。脈沖激光器1輸出波長為532nm、脈寬30ps、重復頻率10Hz的激光。栗浦光經縮束準直后通過拉曼晶體3，經反射鏡4反射后再次通過拉曼晶體3。通過加大栗浦光的功率可實現波長為558nm的一階拉曼激光輸出。
[0036]所述拉曼晶體3是LuB03晶體，其雙面拋光并鍍以對532和558nm高透過的介質膜。所述反射鏡4鍍以對入射光532nm高透、對一階拉曼激光558nm高反的介質膜。
[0037]實施例3:ScB0#aB體的腔外多次通過式拉曼激光器。
[0038]圖3給出了該激光器的結構圖，該激光器由脈沖激光器1、輸入鏡5，拉曼晶體3和輸出鏡6沿光路依次排列組成。栗浦光經縮束準直后通過輸入鏡5入射到拉曼晶體3，經經輸出鏡6、輸入鏡5反射后多通過拉曼晶體3。通過加大栗浦光的功率可實現波長為558nm的一階拉曼激光輸出。
[0039]所述脈沖激光器1輸出波長為532nm、脈寬30ps、重復頻率為10Hz的脈沖激光。輸入鏡5內側鍍以對基頻和拉曼光(558nm)高反的介質膜，輸出鏡6為平面鏡，兩面鍍以對基頻光高反、對拉曼光(558nm)高透的介質膜。所述的輸入鏡5凹面曲率半徑為200nm。
[0040]所述拉曼晶體3為ScBO;體，其雙面拋光未鍍膜。
[0041 ] 實施例4:VB03晶體的內腔式連續(xù)拉曼激光器。
[0042]圖4給出了該激光器的結構圖，該激光器由栗浦源7、輸入鏡5