[发明专利]一种基于方解石型正硼酸盐晶体的全固态拉曼激光器

说明书

一种基于方解石型正硼酸盐晶体的全固态拉曼激光器，包括泵浦源、激光谐振腔以及拉曼晶体，采用方解石型结构的正硼酸盐拉曼晶体对激光波长进行调节，产生具有固定频移的新波长激光输出；所述方解石型结构的拉曼晶体通式为：RBO₃，其中R＝V，In，Fe，Lu或Sc。可用于紫外波段、黄光波段和人眼安全波段的激光变频。

技术领域

本发明涉及拉曼激光器领域，尤其涉及一种基于方解石型正硼酸盐晶体的全固态拉曼激光器。

背景技术

受限于激光晶体的激发波长，传统激光器的输出波长非常有限。利用非线性光学效应实现激光频率变换，如受激拉曼散射(SRS)，是目前获得新波长激光的重要手段之一。拉曼激光器可获得用其他手段难以获得的激光波长，仅需选择合适的拉曼介质及波长不同的泵浦激光即可实现从紫外到中红外波段的拉曼激光输出。丰富的激光谱线输出使得拉曼激光器的使用遍及激光测距、激光雷达、医学治疗、激光导星、激光通讯和光谱学测量等领域。

拉曼晶体是一种重要的非线性光学晶体，与气体和液体拉曼介质相比，拉曼晶体具有导热性好、增益高、机械特性好等优点。拉曼晶体决定了拉曼激光器的输出波长、光束质量及转化效率等重要参数，是固体拉曼激光器进行频率转化的关键器件。以晶体作为拉曼介质的全固态拉曼激光器不仅稳定可靠，而且转化效率高，逐渐成为近年来研究的热点。

目前商用的拉曼晶体主要有LiIO₃、Ba(NO₃)₂、BaWO₄、KGd(WO₄)、KY(WO₄)₂及YVO₄等。然而，这些常用拉曼晶体还存在如下两个方面的不足：(1)常用拉曼晶体的频移主要集中在800-1000cm^-1范围内；(2)晶体的透光范围多在300nm以上。因此，这些相对成熟的拉曼晶体频移量不够丰富且受限于晶体的透光范围而不能用于紫外波段激光变频。理想的拉曼晶体需具备如下条件：(1)对泵浦光和拉曼散射光高透；(2)机械强度高、物化性能稳定、激光损伤阈值高；(3)具有良好的生长性能。包含强共价键分子基团的离子晶体的拉曼活性振动模式对应的拉曼峰强度高、线宽窄，拥有优良的受激拉曼散射性能。因此，拉曼晶体的研究主要集中在包含[XO₃](X＝N,C和I)及[YO₄](Y＝V,W及Mo)类分子基团的晶体上。BO₃基团也与CO₃、NO₃基团一样包含强共价键，因此可以预测正硼酸盐晶体也是性能优良的拉曼晶体。但正硼酸盐晶体拉曼性能的研究开展较少。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于方解石型正硼酸盐晶体的全固态拉曼激光器，可用于紫外波段、黄光波段和人眼安全波段的激光变频。

为了实现上述目的，本发明采用的方案是：

一种基于方解石型正硼酸盐晶体的全固态拉曼激光器，包括泵浦源、激光谐振腔以及拉曼晶体，采用方解石型结构的正硼酸盐拉曼晶体对激光波长进行调节，产生具有固定频移的新波长激光输出；所述方解石型结构的拉曼晶体通式为：RBO₃，其中R＝V，In，Fe，Lu或Sc。

所述RBO₃拉曼晶体按照光学Z轴加工。

所述RBO₃拉曼晶体位于激光谐振腔外形成外腔式拉曼频移激光器；或RBO₃拉曼晶体位于激光谐振腔内形成内腔式拉曼频移激光器，激光谐振腔有输入镜和输出镜构成。

所述输入镜是平面镜、凹面镜或凸面镜；所述输出镜是平面镜、凹面镜或凸面镜。

所述泵浦源为半导体激光器、光耦合输出的半导体激光器、闪光灯或弧光灯，所述泵浦源的泵浦方式是端面泵浦或侧面泵浦。