專利名稱：一種雙波長(zhǎng)躍遷受激拉曼和頻激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光波長(zhǎng)裝換裝置，具體的涉及一種雙波長(zhǎng)躍遷受激拉曼和頻激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
通常固體激光器的輸出激光波長(zhǎng)來自于激光材料的能級(jí)躍遷，可實(shí)際應(yīng)用的固體激光材料不是很多，每種固體激光材料也只有少數(shù)可用的激光躍遷譜線，因此能夠?qū)嵱玫膯巫V線波長(zhǎng)不能滿足不斷增長(zhǎng)的需求。隨著非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)及相應(yīng)的非線性光學(xué)晶體的研究發(fā)展，通過非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)可以把來自于激光晶體能級(jí)躍遷的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為新的激光波長(zhǎng)，這些技術(shù)分別稱為非線性光學(xué)倍頻、和頻、差頻和光學(xué)參量變換等技術(shù)。在非線性光學(xué)和頻技術(shù)中， 最常用的是參與和頻的兩個(gè)不同波長(zhǎng)的激光都是來自于激光材料的能級(jí)躍遷，如美國(guó)專利技術(shù)No. 5. 345. 457的兩個(gè)子諧振腔通過兩個(gè)激光晶體的能級(jí)躍遷分別產(chǎn)生1064nm和 1318nm兩個(gè)不同波長(zhǎng)的基頻光，這兩個(gè)基頻光束再通過諧振腔公共重合部分的和頻晶體產(chǎn)生了 589nm的波長(zhǎng)輸出。類似的國(guó)內(nèi)技術(shù)有申請(qǐng)?zhí)枮?00410010917. 6的授權(quán)實(shí)用新型專利，該專利技術(shù)提出了一種腔內(nèi)和頻的折疊腔結(jié)構(gòu)。通過和頻技術(shù)獲得新波長(zhǎng)的專利技術(shù)還有美國(guó)專利No. :US20040125834A1，該專利技術(shù)中參與和頻的兩個(gè)不同波長(zhǎng)的基頻光中一個(gè)由固體激光材料的準(zhǔn)三能級(jí)躍遷獲得，另一個(gè)由固體激光材料的四能級(jí)躍遷獲得。激光頻率轉(zhuǎn)換的另一種方法是受激拉曼散射技術(shù)，該技術(shù)是通過拉曼散射介質(zhì)的受激拉曼散射引起的頻移，把入射并通過拉曼散射介質(zhì)的基頻光轉(zhuǎn)換為新波長(zhǎng)的激光。這種新波長(zhǎng)的激光又可繼續(xù)通過非線性光學(xué)的倍頻技術(shù)再轉(zhuǎn)換為另一個(gè)波長(zhǎng)的激光。中國(guó)專利申請(qǐng)了這種拉曼激光的倍頻技術(shù)，申請(qǐng)?zhí)柗謩e為200810138022. 9和200720(^9555. 4等。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是結(jié)合以上背景技術(shù)，提出了一種雙波長(zhǎng)躍遷受激拉曼和頻激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，進(jìn)一步拓寬可用的單譜線激光波長(zhǎng)數(shù)量。為了解決上述技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)—種雙波長(zhǎng)躍遷受激拉曼和頻激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，包括依次設(shè)置的一共用諧振腔鏡，一拉曼輸出耦合鏡和一激光輸出耦合鏡，所述共用諧振腔鏡與所述拉曼輸出耦合鏡之間依次設(shè)置有一具有兩個(gè)能級(jí)以上激光躍遷的激光增益介質(zhì)，一受激拉曼散射介質(zhì)和一非線性和頻晶體。優(yōu)選的，把共用諧振腔鏡的相關(guān)膜系制備在所述激光增益介質(zhì)的輸入表面構(gòu)成制備有腔鏡的激光增益介質(zhì)，從而取消單獨(dú)的透鏡，其中，所述制備有腔鏡的激光增益介質(zhì)的表面可以是凹面，也可以是平面或凸面。優(yōu)選的，所述制備有腔鏡的激光增益介質(zhì)采用摻雜有稀土元素的激光晶體。本實(shí)用新型的雙波長(zhǎng)躍遷受激拉曼和頻激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的工作原理如下
3[0011]當(dāng)諧振腔內(nèi)的激光增益介質(zhì)被外部光源發(fā)出的泵浦光泵浦時(shí)，由于該激光增益介質(zhì)的不同能級(jí)躍遷分別產(chǎn)生了躍遷波長(zhǎng)為λ ^的激光和第二波長(zhǎng)為λ2的激光能級(jí)躍遷激光。其中，所述波長(zhǎng)為λ^的激光在共用諧振腔鏡與激光輸出耦合鏡傳播振蕩，所述第二波長(zhǎng)為λ2的激光能級(jí)躍遷激光在共用諧振腔鏡與拉曼輸出耦合鏡之間傳播振蕩。所述波長(zhǎng)為λ^的激光光束通過所述受激拉曼散射介質(zhì)時(shí)，由于受激拉曼散射效應(yīng)，使波長(zhǎng)為λ。的激光頻移產(chǎn)生了第一波長(zhǎng)為X1的受激拉曼頻移激光，并在共用諧振腔鏡與拉曼輸出耦合鏡之間傳播振蕩。當(dāng)所述第一波長(zhǎng)為λi的受激拉曼頻移激光光束和第二波長(zhǎng)為λ2的激光能級(jí)躍遷激光光束同時(shí)入射并通過非線性和頻晶體時(shí)，由于非線性和頻相互作用，產(chǎn)生了不同于第一波長(zhǎng)為X1和第二波長(zhǎng)為λ 2的新的第三波長(zhǎng)為λ3的和頻激光并由拉曼輸出耦合鏡和激光輸出耦合鏡輸出。其中，所述λ ρ人2和人3應(yīng)滿足和頻關(guān)系1/λ3 = Ι/λ^Ι/λ^所述非線性和頻晶體需要按所述λ 3的非線性和頻相互作用的位相匹配方向切割，使所述入工、 入2和λ 3在所述非線性和頻晶體中傳播時(shí)滿足位相匹配關(guān)系H3ZX3=H1A^fi2A2i其中， S1、都是矢量，并分別是所述波長(zhǎng)為λ i的受激拉曼頻移激光、波長(zhǎng)為λ 2的激光能級(jí)躍遷激光和波長(zhǎng)為λ 3的和頻激光在所述非線性和頻晶體中傳播時(shí)的折射率。通過上述技術(shù)的應(yīng)用，本實(shí)用新型的雙波長(zhǎng)躍遷的受激拉曼和頻激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置可以有效拓寬可用的單譜線激光波長(zhǎng)數(shù)量。上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。
以下結(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)的說明。

圖1是本實(shí)用新型的雙波長(zhǎng)躍遷受激拉曼和頻激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中揭露的實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)說明1、共用諧振腔鏡，2、激光增益介質(zhì)，3、受激拉曼散射介質(zhì)，4、非線性和頻晶體，5、拉曼輸出耦合鏡，6、激光輸出耦合鏡，7、制備有腔鏡的激光增益介質(zhì)。
具體實(shí)施方式
參見圖1所示，一種雙波長(zhǎng)躍遷的受激拉曼和頻激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，包括依次設(shè)置的一共用諧振腔鏡1，一拉曼輸出耦合鏡5和一激光輸出耦合鏡6，所述共用諧振腔鏡1 與所述拉曼輸出耦合鏡5之間依次設(shè)置有一具有兩個(gè)能級(jí)以上激光躍遷的激光增益介質(zhì) 2，一受激拉曼散射介質(zhì)3和一非線性和頻晶體4。優(yōu)選的，參見圖2所示，把共用諧振腔鏡1的相關(guān)膜系制備在所述激光增益介質(zhì)2 的輸入表面構(gòu)成具有諧振腔鏡的激光增益介質(zhì)7，從而取消單獨(dú)的透鏡，其中，所述具有諧振腔鏡的激光增益介質(zhì)7的表面可以是凹面，也可以是平面或凸面。以下以優(yōu)選的方案對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的描述其中，所述具有諧振腔鏡的激光增益介質(zhì)7采用具有1064nm和1123nm波長(zhǎng)的激光躍遷譜線的摻雜有稀土元素的激光晶體，如Nd:YAG晶體，其與所述受激拉曼散射介質(zhì)的相反方向的表面可以是平面或曲面，制備對(duì)波長(zhǎng)為1064nm、1123nm和1198nm的光束反射率大于99. 5%，對(duì)波長(zhǎng)為808nm的光束透過率大于90%的多層介質(zhì)膜，另一面制備對(duì)波長(zhǎng)為 1064nm、1123nm和1198nm的光束透過率大于99%的增透膜。所述受激拉曼散射介質(zhì)3采用Ba(NO3)2晶體，兩個(gè)通光面制備對(duì)1064nm、1123nm和1198nm的雙波長(zhǎng)增透膜，透過率大于 99%。進(jìn)一步的，非線性和頻晶體4采用LBO、BiBO, KTP或KTA等非線性和頻晶體，按 1123nm波長(zhǎng)與1198nm波長(zhǎng)和頻產(chǎn)生580nm波長(zhǎng)的位相匹配方向切割，非線性和頻晶體4的兩個(gè)通光面都制備對(duì)1064nm、1123nm、1198nm和580nm等四個(gè)波長(zhǎng)的光束的增透膜。進(jìn)一步的，拉曼輸出耦合鏡5的靠近非線性和頻晶體4的表面膜系制備要求為對(duì)1064nm和1198nm兩個(gè)波長(zhǎng)的光束的反射率大于99. 5 %的多層介質(zhì)膜，對(duì)1123nm波長(zhǎng)的透過率大于99. 5%以及對(duì)580nm波長(zhǎng)的透過率大于95%，的增透膜，另一面制備要求對(duì) 1123nm波長(zhǎng)的透過率大于99.5%和對(duì)58011111波長(zhǎng)的透過率大于95(%的增透膜。激光輸出耦合鏡6的靠近拉曼輸出耦合鏡5表面的膜系制備要求對(duì)1123nm波長(zhǎng)的反射率大于99.5%， 對(duì)580nm波長(zhǎng)的透過率大于95%的多層介質(zhì)膜，另一面制備對(duì)580nm波長(zhǎng)的透過率大于 99%增透膜。當(dāng)諧振腔內(nèi)的Nd:YAG晶體被外部光源泵浦時(shí)，產(chǎn)生了波長(zhǎng)為1064nm和1123nm波長(zhǎng)的激光躍遷，分別在共用諧振腔鏡1和激光輸出耦合鏡6以及共用諧振腔鏡1和拉曼輸出耦合鏡5之間傳播振蕩。當(dāng)波長(zhǎng)為1064nm波長(zhǎng)的激光束通過Ba(NO3)2晶體時(shí)，由于受激拉曼散射效應(yīng)使1064nm波長(zhǎng)的激光頻移產(chǎn)生了波長(zhǎng)為1198nm波長(zhǎng)的激光，該波長(zhǎng)的激光也在共用諧振腔鏡1和拉曼輸出耦合鏡5之間傳播振蕩。由于非線性和頻晶體4是按 1123nm與1198nm波長(zhǎng)和頻產(chǎn)生580nm波長(zhǎng)的位相匹配方向切割，當(dāng)1123nm與1198nm波長(zhǎng)的激光同時(shí)入射并通過非線性和頻晶體4時(shí)，由于非線性光學(xué)和頻相互作用，產(chǎn)生了波長(zhǎng)為580nm的和頻激光，并由拉曼輸出耦合鏡5和激光輸出耦合鏡6輸出。進(jìn)一步的，所述拉曼輸出耦合鏡5與激光輸出耦合鏡6的位置可以對(duì)換，所述拉曼輸出耦合鏡5與激光輸出耦合鏡6的位置對(duì)換后，所述受激拉曼散射介質(zhì)3置于所述拉曼輸出耦合鏡5與激光輸出耦合鏡6之間。上述實(shí)施例只是為了說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的是在于讓本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡是根據(jù)本實(shí)用新型內(nèi)容的實(shí)質(zhì)所作出的等效的變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種雙波長(zhǎng)躍遷受激拉曼和頻激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，包括依次設(shè)置的一共用諧振腔鏡(1)，一拉曼輸出耦合鏡( 和一激光輸出耦合鏡(6)，其特征在于所述共用諧振腔鏡 (1)與拉曼輸出耦合鏡( 之間依次設(shè)置有一具有兩個(gè)能級(jí)以上激光躍遷的激光增益介質(zhì) O)，一受激拉曼散射介質(zhì)C3)和一非線性和頻晶體G)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長(zhǎng)躍遷受激拉曼和頻激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于 所述共用諧振腔鏡(1)的相關(guān)膜系制備在所述激光增益介質(zhì)O)的輸入端表面，構(gòu)成制備有腔鏡的激光增益介質(zhì)(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙波長(zhǎng)躍遷受激拉曼和頻激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于 所述制備有腔鏡的激光增益介質(zhì)(7)表面可以是凹面、平面或凸面中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的雙波長(zhǎng)躍遷受激拉曼和頻激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述非線性和頻晶體(4)為L(zhǎng)B0、BiB0、KTP或KTA非線性和頻晶體中的任意一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的雙波長(zhǎng)躍遷受激拉曼和頻激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于其特征在于所述受激拉曼散射介質(zhì)C3)為Ba(NO3)2晶體。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種雙波長(zhǎng)躍遷受激拉曼和頻激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，包括依次設(shè)置的一共用諧振腔鏡，一具有兩個(gè)能級(jí)以上激光躍遷的激光增益介質(zhì)，一受激拉曼晶體，一非線性和頻晶體，一拉曼輸出耦合鏡和一激光輸出耦合鏡。本實(shí)用新型的雙波長(zhǎng)躍遷受激拉曼和頻激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置可以有效拓寬可用的單譜線激光波長(zhǎng)數(shù)量。
文檔編號(hào)H01S3/06GK202042795SQ20102061361
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者姜琛昱, 崔錦江, 施燕博, 檀慧明, 王帆, 田玉冰, 董寧寧 申請(qǐng)人:蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所