[发明专利]一种基于倍频碱金属蒸汽激光的蓝紫激光器

说明书

技术领域

本发明涉及新型激光器技术领域，具体涉及一种基于倍频碱金属蒸汽激光的蓝紫激光器。

背景技术

蓝紫激光光源在激光光谱学、原子物理、激光医疗、环境监测、激光显示及激光水下通信与探测等一系列基础研究、高科技产品开发和国防工程中有着非常重要的作用。

目前，蓝紫激光光源多采用半导体激光（Laser Diode，LD）泵浦的固体激光器（Diode Pumped Solid State Lasers，DPSSL）结构，它是基于倍频LD泵浦的掺Nd³⁺准三能级激光（0.9 μm）的方法来实现。然而，利用这种方法的固体激光器存在以下问题：首先，掺Nd³⁺准三能级激光的受激发射截面相对较小，且与四能级激光（1.06 μm&1.34 μm）存在增益竞争，为实现0.9 μm激光的优先振荡，须掺杂浓度较低、长度较短的掺Nd³⁺激光介质，这制约到激光输出功率的提高；其次，该类激光运转还受再吸收和能量上转换等效应的影响，为抑制这些效应所产生的不利影响，亦须降低介质的掺杂浓度和缩短其长度；另外，随LD注入泵浦功率的增加，固体激光介质内产生严重的热效应，影响着激光输出功率的提高和光束质量的改善，从而也影响到倍频效率的提高。因此，现有的基于倍频DPSSL的蓝紫激光器在提高激光的输出功率和改善激光光束质量等方面都非常受限，因此，迫切需要研制出一种高效率、高功率、高重复频率的蓝紫激光器。

发明内容

为了解决现有的基于倍频LD泵浦的掺Nd³⁺准三能级激光的固体激光器存在的激光输出功率低、激光光束质量低的问题，本发明提供一种基于倍频碱金属蒸汽激光的蓝紫激光器。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于倍频碱金属蒸汽激光的蓝紫激光器，该蓝紫激光器包括：泵浦光源结构、将泵浦光转换为基频光的碱金属蒸汽池、实现基频光振荡和蓝紫倍频光输出的谐振腔和将基频振荡光转换为蓝紫倍频光的倍频晶体；所述泵浦光源结构放置在所述谐振腔腔外，所述碱金属蒸汽池和倍频晶体放置在所述谐振腔腔内；

所述泵浦光源结构包括发射泵浦光的LD泵浦源、传输泵浦光的传输光纤和耦合聚焦泵浦光的耦合透镜组，所述LD泵浦源发射的泵浦光由所述传输光纤输出至所述耦合透镜组；

所述谐振腔为平凹稳定腔，包括前腔镜和输出镜，所述前腔镜靠近所述耦合透镜组放置，所述碱金属蒸汽池靠近所述前腔镜放置，所述倍频晶体放置在所述前腔镜和输出镜之间的基频光振荡模的束腰位置；

所述LD泵浦源发射的泵浦光由所述传输光纤输出至所述耦合透镜组，经过耦合聚焦进入所述碱金属蒸汽池中，在泵浦激励作用下实现碱金属原子的有效粒子数反转，通过所述平凹稳定腔的反馈作用在腔内形成基频振荡光，基频振荡光在所述倍频晶体中产生非线性效应，转换为蓝紫倍频光并由所述输出镜输出。

所述前腔镜和输出镜的表面镀有膜，所述前腔镜表面镀有基频光波段的高反膜；所述输出镜表面镀有基频光波段的高反膜和倍频光波段的高透膜。 

所述耦合透镜组包括第一透镜和第二透镜。

所述碱金属蒸汽池内充有碱金属蒸汽、氦气和乙烷，其两端窗口镀有泵浦光和基频光波段的高透膜，且其中的一端窗口呈布儒斯特角。 

一种基于倍频碱金属蒸汽激光的蓝紫激光器，该蓝紫激光器包括：两组泵浦光源结构、将泵浦光转换为基频光的两个碱金属蒸汽池、实现基频光振荡和蓝紫倍频光输出的谐振腔和将基频振荡光转换为蓝紫倍频光的倍频晶体；所述两组泵浦光源结构放置在所述谐振腔外，所述两个碱金属蒸汽池和倍频晶体放置在所述谐振腔内；

所述两组泵浦光源结构分别放置在所述谐振腔两端，每组泵浦光源结构均包括发射泵浦光的LD泵浦源、传输泵浦光的传输光纤和耦合聚焦泵浦光的耦合透镜组，所述LD泵浦源发射的泵浦光由所述传输光纤输出至所述耦合透镜组；

所述谐振腔为Z型折叠腔，包括两个前腔镜、输出镜和反射镜，两个前腔镜分别位于Z型折叠腔的两端靠近所述耦合透镜组放置，输出镜和反射镜分别位于Z型折叠腔的两个角，所述两个碱金属蒸汽池中一个放置在所述一个前腔镜和输出镜之间，另一个放置在反射镜和另一个前腔镜之间，所述倍频晶体放置在所述输出镜和反射镜之间的基频光振荡模的束腰位置；