基于周期性極化反轉(zhuǎn)晶體直腔連續(xù)紫外激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種全固態(tài)可高效輸出連續(xù)紫外激光器。本發(fā)明的核心內(nèi)容是諧振腔內(nèi)倍頻，合頻采用周期性極化反轉(zhuǎn)晶體實現(xiàn)諧振波的頻率變換。諧振腔采用直線腔，紫外光通過腔內(nèi)斜插入一片分光鏡實現(xiàn)輸出。通過對二次諧波晶體、三次諧波晶體的極化周期設(shè)計，使其工作最佳溫度匹配半導(dǎo)體激光器工作溫度，只要對半導(dǎo)體泵浦激光器、激光晶體、二次諧波晶體、三次諧波晶體統(tǒng)一控溫，實現(xiàn)高效連續(xù)紫外激光輸出。
【專利說明】基于周期性極化反轉(zhuǎn)晶體直腔連續(xù)紫外激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及基于周期性極化反轉(zhuǎn)晶體直線腔連續(xù)紫外激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]緊湊型的連續(xù)激光在工業(yè)和科學(xué)應(yīng)用是有吸引力的，如生物醫(yī)學(xué)熒光分析拉曼光譜，顯微光刻和光學(xué)檢驗。過去十年，一直在發(fā)展新一代生物醫(yī)學(xué)儀器找到替代傳統(tǒng)已被用來作為激發(fā)源的氣體激光器。但他們也存在一些缺點，包括有限的壽命，低功率效率和體積笨重。隨著新的全固態(tài)激光技術(shù)的迅速發(fā)展，在過去的十年中，傳統(tǒng)的氣體激光器線現(xiàn)在被替換為一個更緊湊，高效，可靠的替代品。在某些情況下，紫外光源由LED光源激發(fā)，但在很多情況下，當(dāng)要求在高分辨率檢測時，只有激光源可以提供高亮度、光譜純度以及優(yōu)秀的光束質(zhì)量。全固太紫外激光器主要是利用非線性晶體進(jìn)行腔外或內(nèi)頻率轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)的。光學(xué)非線性頻率變換方式有兩種:雙折射相位匹配技術(shù)與準(zhǔn)相位匹配技術(shù)。雙折射相位匹配技術(shù)是利用單軸或雙軸非線性晶體的雙折射特性，通過選擇光波的波矢方向和偏振方向來實現(xiàn)的。1962年，在諾貝爾物理得主N.Blembergen提出準(zhǔn)相位匹配技術(shù)，及利用非線性極化率的周期躍變可以實現(xiàn)非線性頻率變換效率的增強(qiáng)。雙折射相位匹配技術(shù)相比，準(zhǔn)相位匹配沒有雙折射相位匹配中關(guān)于波矢方向和偏振方向的限制。近年來隨著周期性極化反轉(zhuǎn)晶體的發(fā)展，使得準(zhǔn)相位匹配技術(shù)成為越來越有效的光學(xué)非線性頻率變換方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明提供了基于周期性極化反轉(zhuǎn)晶體直腔連續(xù)紫外激光器，包括帶尾纖輸出半導(dǎo)體激光器、泵浦耦合聚焦系統(tǒng)、第一激光諧振腔鏡、激光晶體、二次諧波晶體、分光鏡、三次諧波晶體、第二激光諧振腔鏡以及鍍在各晶體與腔鏡上的各膜系。它們的排列順序依次為帶尾纖輸出半導(dǎo)體激光器、泵浦耦合聚焦系統(tǒng)、第一激光諧振腔鏡、激光晶體、二次諧波晶體、分光鏡、三次諧波晶體、第二激光諧振腔鏡。其中第一激光諧振腔鏡與第二激光諧振腔鏡構(gòu)成諧振腔。激光晶體吸收半導(dǎo)體泵浦激光產(chǎn)生基頻光振蕩，基頻光通過二次諧波晶體產(chǎn)生二次諧波，二次諧波與腔內(nèi)振蕩的基頻光通過三次諧波晶體合頻產(chǎn)生三次諧波，三次諧波通過腔內(nèi)分光鏡實現(xiàn)輸出。
[0004]所述激光二極管泵浦源可采用激光二極管，或光纖耦合輸出的激光二陣列，所述激光二極管泵浦源輸出的泵浦光波長在室溫下為808nm或880nm，泵浦光經(jīng)過準(zhǔn)直聚焦系統(tǒng)后聚焦到激光晶體中。準(zhǔn)直聚焦系統(tǒng)中鏡片兩面都鍍泵浦光減反膜。
[0005]所述的第一激光諧振腔鏡，一面鍍泵浦光減反膜，另一面鍍泵浦光減反膜、基頻光全反膜。
[0006]所述的第二激光諧振腔鏡，一面鍍基頻光、二次諧波、三次諧波減反膜，另一面不鍍膜。
[0007]所述激光晶體可選自Nd: YVO4、Nd: GdVO4、Nd: YAP、Nd: YLF等，實現(xiàn)基頻光的偏振振蕩。激光晶體一面鍍泵浦光、基頻光減反膜，另一面鍍基頻光減反、二次諧波全反膜。
[0008]所述二次諧波晶體采用準(zhǔn)相位匹配方式，二次諧波晶體選自PPLN、MgOiPPLN,PPLT、MgO: PPLT, PPSLT, MgO: SPPLT, PPKTP等。根據(jù)不同的周期性極化反轉(zhuǎn)晶體不同色散方程與非線性有效系數(shù)設(shè)計不同周期，不同長度達(dá)到二次諧波在腔內(nèi)高效寬溫轉(zhuǎn)化。雙面鍍基頻光與二次諧波減反膜。
[0009]所述三次諧波晶體采用準(zhǔn)相位匹配方式，由于現(xiàn)階段短周期極化反轉(zhuǎn)晶體制作不成熟。采用準(zhǔn)相位匹配方式時，也只能采用二階或三階匹配方式。晶體選自PPLT、MgO:PPLT、PPSLT、MgO:SPPLT、等。根據(jù)不同的周期性極化反轉(zhuǎn)晶體色散方程與非線性有效系數(shù)設(shè)計不同周期、不同長度達(dá)到三次諧波在腔內(nèi)高效寬溫轉(zhuǎn)化。雙面鍍基頻光、二次諧波、三次諧波減反膜。
[0010]所述分光鏡，一面鍍基頻光、二次諧波減反膜，另一面鍍基頻光、二次諧波減反膜與三次諧波全反膜。斜插角度與垂直角度成15度。
[0011]本發(fā)明專利的目的在于提供一種高效緊湊，基于周期性極化反轉(zhuǎn)晶體直線腔連續(xù)紫外激光器。該激光器通過腔內(nèi)倍頻，合頻采用周期性極化反轉(zhuǎn)晶體實現(xiàn)諧振波的頻率變換，諧振腔采用直線腔，紫外光通過腔內(nèi)斜插入一片分光鏡實現(xiàn)輸出。通過對二次諧波晶體、三次諧波晶體的極化周期設(shè)計，使其工作最佳溫度匹配半導(dǎo)體激光器工作溫度只要對半導(dǎo)體泵浦激光器、激光晶體、二次諧波晶體、三次諧波晶體統(tǒng)一控溫，實現(xiàn)高效連續(xù)紫外激光輸出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
參見圖1，本發(fā)明專利包括帶尾纖輸出半導(dǎo)體激光器1、泵浦耦合聚焦系統(tǒng)2、第一激光諧振腔鏡3、激光晶體6、二次諧波晶體7、分光鏡4、三次諧波晶體8、第二激光諧振腔鏡5以及鍍在各晶體與腔鏡上的各膜系。它們的排列順序依次為帶尾纖輸出半導(dǎo)體激光器1、泵浦耦合聚焦系統(tǒng)2、第一激光諧振腔鏡3、激光晶體6、二次諧波晶體7、分光鏡4、三次諧波晶體
8、第二激光諧振腔鏡5。其中第一激光諧振腔鏡3與第二激光諧振腔鏡5構(gòu)成諧振腔。激光晶體6吸收半導(dǎo)體泵浦激光產(chǎn)生基頻光偏振振蕩，基頻光通過二次諧波晶體7產(chǎn)生二次諧波，二次諧波與腔內(nèi)振蕩的基頻光合頻通過三次諧波晶體8產(chǎn)生三次諧波，三次諧波通過腔內(nèi)分光鏡4實現(xiàn)輸出。
[0014]所述帶尾纖輸出半導(dǎo)體激光器I采用激光二極管，所述激光二極管泵浦源輸出的泵浦光波長在室溫下為808nm，泵浦光經(jīng)過準(zhǔn)直聚焦系統(tǒng)2后聚焦到激光晶體中。準(zhǔn)直聚焦系統(tǒng)中鏡片兩面都鍍泵浦光減反膜。
[0015]所述的第一激光諧振腔鏡3，一面鍍泵浦光減反膜，另一面鍍泵浦光減反膜、基頻光全反膜。
[0016]所述的第二激光諧振腔鏡5，一面鍍基頻光、二次諧波以及三次諧波減反膜，另一面不鍍膜。[0017]所述激光晶體6為Nd:YV04，實現(xiàn)基頻光的偏振振蕩。激光晶體一面鍍泵浦光、基頻光減反膜，另一面鍍基頻光減反膜、二次諧波全反膜。
[0018]所述二次諧波晶體7采用準(zhǔn)相位匹配方式，二次諧波晶體采用PPLN。根據(jù)不同的周期性極化反轉(zhuǎn)晶體不同色散方程與非線性有效系數(shù)設(shè)計不同周期、不同長度達(dá)到二次諧波在腔內(nèi)高效寬溫轉(zhuǎn)化。雙面鍍基頻光與二次諧波減反膜。
[0019]所述三次諧波晶體8采用準(zhǔn)相位匹配方式，晶體采用PPLT。根據(jù)不同的周期性極化反轉(zhuǎn)晶體色散方程與非線性有效系數(shù)設(shè)計不同周期、不同長度達(dá)到三次諧波在腔內(nèi)高效寬溫轉(zhuǎn)化。雙面鍍基頻光、二次諧波、三次諧波減反膜。
[0020]所述分光鏡4，一面鍍基頻光、二次諧波減反膜，另一面鍍基頻光、二次諧波減反膜與三次諧波全反膜。斜插角度與垂直角度成15度。
[0021]實施例2
實施例2與實施例1不同之處在于所述帶尾纖輸出半導(dǎo)體激光器I采用光纖耦合輸出的激光二陣列，其輸出的泵浦光波長在室溫下為880nm，；所述激光晶體6為Nd = GdVO4, 二次諧波晶7體采用MgO:PPLN，三次諧波晶體8采用MgO: PPLT。
【權(quán)利要求】
1.基于周期性極化反轉(zhuǎn)晶體直線腔連續(xù)紫外激光器，其特征在于:所述激光器包括帶尾纖輸出半導(dǎo)體激光器、泵浦耦合聚焦系統(tǒng)、第一激光諧振腔鏡、激光晶體、二次諧波晶體、分光鏡、三次諧波晶體、第二激光諧振腔鏡以及鍍在各晶體與腔鏡上的各膜系，其中它們的排列順序依次為帶尾纖輸出半導(dǎo)體激光器、泵浦耦合聚焦系統(tǒng)、第一激光諧振腔鏡、激光晶體、二次諧波晶體、分光鏡、三次諧波晶體、第二激光諧振腔鏡。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述的基于周期性極化反轉(zhuǎn)晶體直線腔連續(xù)紫外激光器，其特征在于:所述帶尾纖輸出半導(dǎo)體激光器采用帶尾纖輸出808nm或880nm半導(dǎo)體激光器 根據(jù)權(quán)利I要求所述的基于周期性極化反轉(zhuǎn)晶體直線腔連續(xù)紫外激光器，其特征在于:所述激光晶體采用Nd = YVO4或者Nd = GdVO4或者Nd = YAP或者Nd: YLF。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述的基于周期性極化反轉(zhuǎn)晶體直線腔連續(xù)紫外激光器，其特征在于:所述二次諧波晶體采用PPLN或者M(jìn)gO = PPLN或者PPLT或者M(jìn)gO = PPLT或者PPSLT或者M(jìn)gO: SPPLT 或者 PPKTP。
4.根據(jù)權(quán)利I要求所述的基于周期性極化反轉(zhuǎn)晶體直線腔連續(xù)紫外激光器，其特征在于:所述三次諧波晶體采用PPLT或者M(jìn)gO = PPLT或者PPSLT或者M(jìn)gO: SPPLT或者LBO。
5.根據(jù)權(quán)利I要求所述的基于周期性極化反轉(zhuǎn)晶體直線腔連續(xù)紫外激光器，腔內(nèi)斜插入一片分光鏡實現(xiàn)三次諧波紫外光輸出，分光鏡一面鍍基頻光和二次諧波減反膜，另一面鍍基頻光、二次諧波減反膜以及三次諧波全反膜。
6.根據(jù)權(quán)利I要求所述的基于周期性極化反轉(zhuǎn)晶體直線腔連續(xù)紫外激光器，其特征在于:所述第一激光諧振腔鏡，一面鍍泵浦光減反膜，另一面鍍泵浦光減反膜、基頻光全反膜。
7.根據(jù)權(quán)利I要求所述的基于周期性極化反轉(zhuǎn)晶體直線腔連續(xù)紫外激光器，其特征在于:所述第二激光諧振腔鏡，一面鍍基頻光、二次諧波以及三次諧波全反膜，另一面不鍍膜。
【文檔編號】H01S3/109GK103956644SQ201410206040
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】梁萬國, 鄒小林, 周煌, 馮新凱, 繆龍, 宋國才, 陳懷熹 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所