[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

全固态激光器凭借体积小、效率高、稳定可靠、易于操作等优点，成为激光工业界不可替代的理想光源。随着晶体材料生长技术和非线性光学技术的不断完善，全固态激光器的输出光谱得到极大拓展，覆盖了从红外到可见光到紫外的多个波段，其中一个亮点是560nm～590nm波段黄激光的获得。通过现有技术得知这一波段的黄橙光与人体血红蛋白和某些特定荧光物质的吸收峰相匹配，因此在血细胞计数、激光眼科和皮肤科治疗、生物医学检测以及深空探测等领域有广泛的应用前景。

现有全固态黄光激光器的实现方案主要分为两类：双波长和频以及拉曼倍频，双波长是在同一个激光器系统中同时激射两个近红外波长，并在非线性晶体中进行和频得到黄光，例如Lü,Y.F.et al.,Laser Physics Letters7(9),634(2010)，此方法的突出问题是系统复杂不易操作，泵浦阈值高，一般需要复杂的膜系设计或者多台泵浦光源来提供和频所需的近红外波长。相比较而言，拉曼变频与腔内倍频相结合，已经证明是实现黄光输出的更简单有效的方式，被广泛应用于全固态黄光激光器中，利用它既能得到高功率脉冲式黄激光输出，还能实现连续式黄光固体激光器的有效运转。

但是现有的全固态黄光激光器中，由于存在空间烧孔效应以及多个非线性过程在同一个谐振腔中同时发生，导致激光器工作在多模模式，各纵模之间的竞争会导致激光器输出功率不稳定，黄光谱线不纯净。传统方法中采用插入标准具等选频元件的方式对激光器线宽进行控制，然而它面临的问题是选频元件制作要求苛刻，对泵浦功率或是腔长的变化很敏感，单纵模运转机制容易被破坏。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以有效消除激光增益介质中存在的空间烧孔效应，实现单纵模黄激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LD泵浦源、光学耦合系统和拉曼复合谐振腔，所述拉曼复合谐振腔包括输入镜、第一输出镜、第二输出镜、扭转模腔结构、激光晶体、分束镜、拉曼晶体和非线性倍频晶体，所述扭转腔膜结构包括布儒斯特窗口和平行设置在所述激光晶体两侧的λ/4波片组合；所述LD泵浦源发出泵浦光经所述光学耦合系统发射到所述拉曼复合谐振腔内由所述激光晶体吸收，所述激光晶体吸收泵浦光能量后产生基频光谐振；基频光在由所述输入镜和第一输出镜组成的基频光谐振腔中往返传播通过所述布儒斯特窗口形成线偏振光，所述激光晶体两侧的λ/4波片组合保证设置在λ/4波片组合内侧的所述激光晶体中传播的光是圆偏振光，所述λ/4波片组合外侧传播的光是线偏振光；单纵模基频光经所述分束镜反射注入所述拉曼晶体转换为Stokes光，Stokes光在由所述第一输出镜和第二输出镜组成的Stokes光谐振腔中往返传播，经所述分束镜透射的Stokes光发送到所述倍频晶体中，所述倍频晶体根据设定的倍频条件对单纵模Stokes光进行倍频产生单纵模黄光；其中一部分单纵模黄光直接发射到所述分束镜并经其反射输出；另一部分单纵模黄光发射到所述第二输出镜，所述第二输出镜将单纵模黄光反射到所述分束镜并经其反射输出。

所述λ/4波片组合包括第一λ/4波片和第二λ/4波片，所述布儒斯特窗口设置在所述输入镜与所述第一λ/4波片之间或所述布儒斯特窗口设置在所述第二λ/4波片与所述分束镜之间。

所述激光晶体采用掺钕各向同性晶体、掺镱各向同性晶体、沿特定轴向切割的掺钕钒酸盐晶体、沿特定轴向切割的掺镱的钒酸盐晶体和键合晶体中的一种，所述激光晶体两端的通光面都镀有对泵浦光以及1000nm～1200nm波段的增透膜。

所述拉曼晶体采用钒酸钇、钒酸钆、钨酸钡、钨酸钾钆、钨酸锶、硝酸钡和碘酸锂中的一种，所述拉曼晶体两端的通光面都镀有1000nm～1200nm波段的增透膜。

所述倍频晶体采用三硼酸锂、β相偏硼酸钡、磷酸钛氧钾和硼酸铋中的一种，所述倍频晶体的两端镀有1000nm～1200nm波段以及500nm～600nm波段的增透膜。

所述分束镜镀有基频光波段的高反射膜、Stokes光高透膜以及500nm～600nm波段高反射膜。