[发明专利]采用双掺硼酸氧钙稀土盐晶体的可调谐固体激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光晶体和器件领域。

背景技术

可调谐激光器因其输出激光波长在几百纳米范围内连续可调而在许多领域得到广泛应用。与染料可调谐激光器相比，固体可调谐激光器使用寿命长、光束质量高，是可调谐激光技术的发展方向。其中的掺钛蓝宝石激光器以调谐波长范围宽、转换效率高、输出功率大而著称。其典型的构成为：利用输出波长在808nm附近GaAlAs半导体泵浦激光晶体Nd³⁺:YVO₄或Nd³⁺:YAG产生1064nm波长的激光，经非线性光学晶体KTP或LBO倍频得到532nm绿色激光，再用该绿色激光泵浦可调谐激光晶体Ti³⁺:Al₂O₃并最终输出在700nm到1200nm波长范围可调谐的激光。该激光系统需要两块激光晶体和一块非线性光学晶体，器件结构复杂，维护困难，稳定性和可靠性都比较差，而且价格比较昂贵，对使用环境的要求也比较高，在很多领域都无法应用。

发明内容

本发明的目的是只利用一块双掺稀土离子和过渡族金属离子的硼酸氧钙稀土盐非线性激光晶体作为增益介质，利用该类晶体同时具有受激发射和非线性光学性能的特性，采用能被该晶体中的稀土离子有效吸收的红外光作为泵浦源，通过确定该晶体在基波激光波长处的自倍频相位匹配方向，将基波激光波长经该晶体自身倍频后处于晶体中过渡族金属离子的有效吸收谱带中，过渡族金属离子吸收该倍频光后输出可调谐固体激光。

本发明包括如下技术方案：

采用双掺硼酸氧钙稀土盐晶体的可调谐固体激光器，是由红外光泵浦系统、掺杂稀土离子和过渡族金属离子的双掺非线性激光晶体、波长调谐元件和镀上介质膜的激光腔镜组成，其特征在于：该激光器只采用一块Gd_xY_1-xCaO(BO₃)₃双掺非线性激光晶体作为激光介质，其中x＝0～1.0，并以0.5at.％～15.0at.％的Nd³⁺离子或1.0at.％～50.0at.％的Yb³⁺离子取代Gd³⁺离子和Y³⁺离子，同时以0.5at.％～10.0at.％的Cr³⁺离子或0.05at.％～5.0at.％的Ti³⁺离子取代Gd³⁺和Y³⁺离子，采用能被该双掺非线性激光晶体中的稀土离子有效吸收的红外光作为泵浦源，实现可调谐固体激光输出；该双掺非线性激光晶体根据基波激光的自倍频相位匹配需要进行定向切割，使其入射和出射端面与所需的相位匹配方向垂直。

所述的双掺非线性激光晶体的两端面镀红外泵浦光、稀土离子基波光和过渡族金属离子可调谐激光的增透膜。

直接将对稀土离子的倍频光高反，对过渡族金属离子可调谐激光高透的介质膜镀在所述双掺非线性激光晶体面向波长调谐元件的端面上。

该固体可调谐激光器的一种基本构造如附图所示，其中1是双掺硼酸氧钙稀土盐非线性激光晶体，其通光方向与倍频稀土离子基波激光的相位匹配方向一致；2是激光腔的入射镀膜腔镜；3是对稀土离子的倍频光高反，对过渡族金属离子可调谐激光高透的镀膜片；4是对过渡族金属离子激光波长进行调谐的元件或元件组合；5是激光腔的出射镀膜腔镜；6是端面泵浦的红外光入射方向；7是侧向泵浦的红外光入射方向；8是可调谐激光出射方向。

利用本发明技术方案制造的可调谐固体激光器具有的有益效果是激光器件更加紧凑，在很大程度上克服了器件制造、维护、调整的复杂性，降低了制造和维护成本，提高了运转的稳定性和可靠性，将进一步拓展可调谐固体激光的应用领域。

附图说明

附图为双掺硼酸钙氧盐晶体可调谐激光器结构简图。

具体实施方式

实例1：807nm波长的红外光端面泵浦双掺Nd³⁺和Cr³⁺的GdCaO(BO₃)₃非线性激光晶体产生650nm到800nm波长范围的可调谐固体激光。