專利名稱：一種可調(diào)諧綠-藍-紫色激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光器件領(lǐng)域，它闡述一種采用β-BaB2O4晶體倍頻可調(diào)諧激光晶體Cr3+:LiSrAlF6激射的紅光—近紅外可調(diào)諧激光產(chǎn)生可調(diào)諧綠—藍—紫色激光的小型激光器件。
背景技術(shù)：
目前，光電子材料與技術(shù)是當今高新技術(shù)發(fā)展中最迅速的一個領(lǐng)域，也是世界各國激烈競爭的焦點。由于小型低功率綠、蘭、紫色激光光源在高密度光盤存儲、激光打印、彩色顯示、高分辨率光譜、海底通訊及激光醫(yī)療等領(lǐng)域存在著廣泛的應用前景，使得蘭紫光材料成為世界光電子領(lǐng)域研究的一個熱點。

發(fā)明內(nèi)容
一種可調(diào)諧藍紫色激光器的發(fā)明目的在于公開一種采用具有較大倍頻系數(shù)的β-BaB2O4晶體倍頻可調(diào)諧激光晶體Cr3+:LiSrAlF6激射的紅光—近紅外可調(diào)諧激光產(chǎn)生可調(diào)諧綠—藍—紫色激光的成本低的實用化小型綠蘭紫光激光光源。
首先，采用Cr3+:LiSrAlF6單晶體作為紅光—近紅外可調(diào)諧激光工作物質(zhì)，采用非相干光源或相干光源作為泵浦源，產(chǎn)生760nm-1040nm的可調(diào)諧激光。然后，采用β-BaB2O4晶體把760nm-1040nm的激光倍頻為380nm-520nm的可調(diào)諧藍紫色激光。所涉及的非相干光源是小型直管燈，可以是氙燈，也可以是氪燈，工作狀態(tài)可以是脈沖的，也可以是連續(xù)的，所采用Cr3+:LiSrAlF6單晶體是棒狀的。泵浦源可以放在激光棒側(cè)部，也可以放在端部。所采用的相干光源是我們自制的600nm的全固態(tài)腔內(nèi)和頻激光光源，其技術(shù)方案已經(jīng)申請專利，申請?zhí)枮?2121037.3。所采用的Cr3+:LiSrAlF6單晶體是塊狀的，尺寸可以較小(如5mm×5mm×5mm)。所采用的BBO晶體可以按I類，也可以按II類的相位匹配方向切割。
本發(fā)明采用了兩種晶體，其中一種是可調(diào)諧激光晶體Cr3+:LiSrAlF6。Cr3+:LiSrAlF6晶體的結(jié)構(gòu)屬于三方晶系，空間群為P31c，其晶胞參數(shù)為a＝b＝0.5020nmc＝0.9670nm。Cr3+:LiSrAlF6晶體(簡稱CLiSAF)的出現(xiàn)是近十年來激光晶體材料領(lǐng)域最重要的突破性進展。其離子上能級壽命較長(67us)，其折射率的溫度系數(shù)很小，透鏡效應幾乎為零。目前，采用坩鍋下降法可以生長出φ20mm×130mm的優(yōu)質(zhì)晶體，在閃光燈泵浦的條件下，可以實現(xiàn)3.45J的脈沖激光輸出。顯然，Cr3+:LiSrAlF6晶體是一種成熟的商業(yè)化的激光晶體，其吸收光譜中存在400nm-500nm和550nm-750nm的兩個寬吸收峰，而其熒光譜在760nm-1040nm出現(xiàn)一個很強的發(fā)光譜帶，所以當采用400nm-500nm或550nm-750nm的泵浦源泵浦時，將產(chǎn)生760nm-1040nm的可調(diào)諧激光。由于Cr3+離子的濃度猝滅效應較強，所以Cr3+離子的摻雜濃度一般都較小，經(jīng)過樣品合成和光譜實驗研究，我們確定了Cr3+xLiSrAl1-xF6晶體中Cr3+的摻雜濃度x值為0.05-0.15。而另一種晶體是具有大的倍頻系數(shù)的β-BaB2O4，它的結(jié)構(gòu)屬于三方晶系，是一個負軸晶體，空間群為R3C。其晶胞參數(shù)為a＝b＝12.547A，c＝12.736A。它存在著兩種相位匹配方式I類和II類。所謂相位匹配是指晶體在特定方向上基頻與倍頻光滿足相干增強條件，即ΔK＝0(K＝nω/c，其中K為波矢；n為相應波長的折射率；c為光速，ω為園頻率)，在同軸位相匹配條件下，基頻光與倍頻光的傳播方向共線，因為ΔK＝0，故有(1)對I類位相匹配方式(O+O＝e)nOw＝ne2w(θmI)(2)對II類位相匹配方式(O+e＝e)nOw+new＝2ne2w(θmII)BBO晶體具有從紫外到近紅外很寬的相位匹配范圍(λw＝410～3500nm)。該晶體的有效非線性系數(shù)為dIeff＝F2(θmI，φ，dij)＝d15Sinθ-d22CosθSin3φdIIeff＝F1(θmII，φ，dij)＝d22Cos2θSin3φ其中dij為該晶體的非線性系數(shù)，φ為晶體對a軸的方位角，θm為I類和II類相位匹配角。BBO晶體的折射率色散方程為nO2＝2.7359+0.01878/(λ2-0.01822)-0.01354λ2
ne2＝2.3753-0.01224/(λ2-0.01667)-0.01516λ2當λ＝760nm-1040nm時，θmI＝30.8～23.2°，θmII＝44.8～33.4°。
當λ＝760nm-1040nm時，dIeff＝1.341～1.444pm/v，dIIeff＝0.668～0.985pm/v。
由于采用II類相位匹配方式時，晶體的有效倍頻系數(shù)比I類相位匹配的有效倍頻系數(shù)小得多，所以，應該采用I類相位匹配方式。
本發(fā)明的成功實施，可以實現(xiàn)高效的綠藍紫光區(qū)的可調(diào)諧激光輸出，波長在一定的范圍可調(diào)，且光束質(zhì)量好，器件體積較小，效率高，具有自己的獨特之處，有很強的創(chuàng)新性。


圖1是采用直管氙燈泵浦的可調(diào)諧綠—藍—紫色(380nm-520nm)激光器示意圖。
圖2是采用自制的593nm波段的全固態(tài)激光光源作為泵浦源的可調(diào)諧綠—藍—紫色(380nm-520nm)激光器示意圖。
具體實施例方式
實施例一采用直管氙燈泵浦Cr3+xLiSrAl1-xF6(x＝0.05-0.15)晶體棒。實驗裝置如附圖1.圖中(1)是Cr3+xLiSrAl1-xF6(x＝0.05-0.15)晶體棒；(2)是直管氙燈；(3)是對λ＝760nm-1040nm波長全反射的介質(zhì)鏡；(4)是對λ＝760nm-1040nm波長透射的介質(zhì)鏡；(5)是可調(diào)濾光鏡；(6)是BBO倍頻晶體；(7)是LPE-1A激光能量計；(8)是脈沖激光電源；(9)是聚光腔，為單橢圓腔，激光棒和泵浦光源分別聚于其中的一個焦點上。該單橢圓腔的長軸2a＝10mm，短軸為2b＝8.5mm，內(nèi)側(cè)拋光鍍銀。
LPE-1A能量計用于測量激光輸出能量。如果把脈沖氙閃光燈換成重復率脈沖氙燈或連續(xù)發(fā)光的氪燈，則可以作成重復或連續(xù)的可調(diào)諧固體激光器，這時最好采用冷卻裝置，可以采用水冷、風冷或半導體致冷。
實施例二采用自制的593nm波段的全固態(tài)激光光源作為泵浦源泵浦塊狀的Cr3+xLiSrAl1-xF6(x＝0.05-0.15)可調(diào)諧激光晶體。實驗裝置如附圖2.圖中(1)是塊狀Cr3+xLiSrAl1-xF6(x＝0.05-0.15)晶體；(10)是自制的593nm波段的全固態(tài)激光泵浦源；(11)是對λ＝760nm-1040nm波長全反射和對593nm全透射的介質(zhì)鏡；(12)是對λ＝760nm-1040nm波長全透射和對593nm全反射的介質(zhì)鏡；(5)是可調(diào)濾光鏡；(6)是BBO倍頻晶體；(7)是LPE-1A激光能量計。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)諧綠—藍—紫色激光器，由激光工作物質(zhì)(1)、泵浦源(2)、介質(zhì)鏡(3)，(4)、可調(diào)濾光鏡(5)、倍頻晶體(6)、能量計(7)、激光電源(8)和聚光腔(9)組成，其特征在于工作物質(zhì)是Cr3+xLiSrAl1-xF6(x＝0.05-0.15)可調(diào)諧激光晶體；倍頻晶體(6)是β-BaB2O4。
2.如權(quán)力要求1所述的可調(diào)諧綠—藍—紫色激光器，其特征在于所述的泵浦源(2)是采用的非相干光源是小型直管燈，如氙燈或氪燈，工作狀態(tài)是脈沖的或連續(xù)的。
3.如權(quán)力要求1所述的可調(diào)諧綠—藍—紫色激光器，其特征在于所述的泵浦源(2)是593nm波段的全固態(tài)腔內(nèi)和頻激光光源。
4.如權(quán)力要求1所述的可調(diào)諧綠—藍—紫色激光器，其特征在于所述的泵浦源(2)放在激光工作物質(zhì)(1)的側(cè)部或端部。
5.如權(quán)力要求1所述的可調(diào)諧綠—藍—紫色激光器，其特征在于所述的激光工作物質(zhì)(1)是塊狀或棒狀的。
6.如權(quán)力要求1所述的可調(diào)諧綠—藍—紫色激光器，其特征在于所述的倍頻晶體(6)是按I類或II類的相位匹配方式切割。
全文摘要
一種可調(diào)諧綠－藍－紫色激光器涉及激光器件領(lǐng)域。采用β－BaB
文檔編號H01S3/091GK1485959SQ02143840
公開日2004年3月31日 申請日期2002年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月29日
發(fā)明者涂朝陽, 吳柏昌, 李堅富, 朱昭捷, 王燕, 黃燕 申請人:中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所