[发明专利]一种全固态单纵模黄光激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种全固态激光器，特别是关于一种全固态单纵模黄光激光器。

背景技术

近年来，受激拉曼散射效应作为一种有效的变频手段，被广泛应用于全固态激光器的设计中拓展激光器输出光谱，其中备受关注的是内腔式自拉曼激光器。它的特点是利用一块晶体同时充当激光增益介质和拉曼增益介质，极大地简化了谐振腔结构，减少了腔内表面个数，有效降低腔内损耗，特别适用于小型化、低阈值、高效率的拉曼激光器。随着晶体生长与掺杂技术的不断提高，既具备激光活性又具备拉曼活性的自拉曼晶体不断涌现，自拉曼激光器的研究取得了重要进展。据已有报道，研究人员在全固态连续式自拉曼激光器中获得了4.3W黄光输出，调Q式自拉曼激光器能够输出的黄光最大平均功率已经达到7.93W，转换效率接近30%。

但是，现有自拉曼激光器面临的一个重要问题是谐振腔内存在多纵模振荡，导致激光器输出功率不稳定，输出光谱包含多条谱线。已有的利用标准具或者体光栅等选模元件对激光器的线宽加以控制的方法，存在选模元件制作难度高，泵浦功率或是腔长变化容易破坏单纵模运转等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种从根本上消除空间烧孔引起的多模振荡，在自拉曼谐振腔中实现单纵模黄光稳定输出的全固态单纵模黄光激光器。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种全固态单纵模黄光激光器，其特征在于：它包括一泵浦源、一光学耦合系统和一自拉曼谐振腔，所述自拉曼谐振腔包括一输入镜、一输出镜、一自拉曼晶体、一扭转模腔结构、一分束镜和一倍频晶体，所述扭转腔膜结构包括一布儒斯特窗口和一平行设置在所述自拉曼晶体两侧的λ/4波片组合；所述泵浦源出射的泵浦光经过所述光学耦合系统的准直聚焦，并通过所述输入镜注入到所述自拉曼晶体中，所述自拉曼晶体吸收泵浦光能量在所述自拉曼谐振腔中产生基频光；基频光在所述自拉曼谐振腔中往返传播通过所述布儒斯特窗口起偏形成线偏振光，所述λ/4波片组合使在其内侧的所述自拉曼晶体中传播的光是圆偏振光，同时使在其外侧传播的光是线偏振光；当基频光光场强度增加到拉曼阈值时，基频光经过所述自拉曼晶体自身的受激拉曼散射转换为Stokes光，Stokes光通过所述分束镜注入到所述倍频晶体中，所述倍频晶体对Stokes光进行倍频后产生单纵模黄光，单纵模黄光通过所述输出镜或分束镜输出到所述自拉曼谐振腔外。

所述分束镜两侧镀有基频光和Stokes光增透膜，面向所述输出镜一侧镀有黄光高反射膜，所述分束镜将透射的激光发送到所述倍频晶体进行倍频，所述输入镜、自拉曼晶体、扭转模腔结构、分束镜、倍频晶体和输出镜构成直线型自拉曼谐振腔，所述单纵模黄光由所述输出镜输出。

所述分束镜朝向腔内一侧镀有基频光和Stokes光高反射膜，同时还镀有黄光增透膜，所述分束镜将反射的激光发射到所述倍频晶体进行倍频，所述输入镜、自拉曼晶体、扭转模腔结构、分束镜、倍频晶体和输出镜构成折叠型自拉曼谐振腔，所述单纵模黄光由所述分束镜输出。

所述自拉曼晶体采用各向同性晶体或沿特殊轴向生长或切割的各向异性晶体；所述自拉曼晶体的两个通光面都镀有对泵浦光、基频光和Stokes光的增透膜。

所述自拉曼晶体采用沿C轴切割的钒酸盐晶体或键合晶体中的一种，所述沿C轴切割的钒酸盐晶体包括掺钕钒酸钇、掺钕钒酸钆和掺钕钒酸镥；所述沿C轴切割的键合晶体包括YVO₄/Nd:YVO₄、GdVO₄/Nd:GdVO₄和LuVO₄/Nd:LuVO₄。

所述倍频晶体采用三硼酸锂、β相偏硼酸钡、硼酸铋和磷酸钛氧钾中的一种，所述倍频晶体两端镀有基频光、Stokes光以及500nm～600nm波段的增透膜。

所述光学耦合系统包括一耦合光纤、一准直透镜和一聚焦透镜，所述泵浦源将输出的泵浦光经耦合光纤耦合后发送到所述准直透镜准直成平行光，平行光发射到所述聚焦透镜聚焦进入所述自拉曼谐振腔。

所述两个λ/4波片和布儒斯特窗口的中心波长与基频光波长相对应，所述λ/4波片采用零级波片和多级波片中的一种。

所述输入镜上镀有泵浦光增透膜和基频光、Stokes波段的高反射膜。

当采用直线型自拉曼谐振腔时，所述输出镜镀有基频光和Stokes波段高反射膜以及500nm～600nm波段增透膜；当采用折叠型自拉曼谐振腔时，所述输出镜镀有基频光、Stokes光和500nm～600nm波段的高反射膜。