一種黃光自拉曼雷射器的製造方法
2023-05-30 16:47:31 2
一種黃光自拉曼雷射器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種黃光自拉曼雷射器包括沿光路出射方向依次設置的雷射二極體、耦合光纖、聚光透鏡、輸入腔鏡、自拉曼雷射晶體、調Q器件和輸出腔鏡；所述自拉曼雷射晶體為摻釹硼酸氧鈣鹽晶體，所述摻釹硼酸氧鈣鹽晶體包括釹摻雜硼酸鈣氧釔Nd:YCOB或釹摻雜硼酸鈣氧釓Nd:GdCOB；所述自拉曼雷射晶體釹摻雜硼酸鈣氧釔Nd:YCOB或釹摻雜硼酸鈣氧釓Nd:GdCOB中的釹離子摻雜濃度均為0.1-30at%。本發明所述的黃光自拉曼雷射器利用一塊摻釹硼酸氧鈣鹽晶體作為自拉曼雷射晶體，既是雷射增益介質和拉曼增益介質，還可實現自拉曼效應，比傳統自拉曼雷射器減少了一塊倍頻晶體，體積更小，結構更緊湊，成本更低，運行更加穩定，適合大規模批量化工業生產，具有良好的市場應用前景。
【專利說明】一種黃光自拉曼雷射器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種黃光自拉曼雷射器，屬於雷射的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]550?600nm黃光波段雷射在醫療、演示、衛星導引、水下探測等領域具有不可替代的應用價值，結構緊湊、運行穩定、成本低廉的黃光雷射器逐漸成為眾多研究者關注的熱點。銅蒸汽雷射器、染料黃光雷射器、光泵浦半導體雷射器、雙波長和頻釹雷射器、拉曼雷射器等各種類型黃光雷射器應運而生。銅蒸汽雷射器結構複雜，為了使銅氣化，該雷射器必須具備一個電熱裝置將銅加熱到1500°C的溫度。一般使用能耐高溫並有良好真空氣密性能的氧化鋁材料做外殼，並在其外面繞上電熱絲來加熱管內金屬。這種雷射器工作溫度相當高，存在著嚴重的工藝問題。染料黃光雷射器是黃光雷射器早期研究的一個重要方向，但是其輸出功率低、安全性差、染料有毒且性能不穩定、循環冷卻系統複雜等原因制約了它的發展。
[0003]光泵浦半導體雷射器理論上可產生477?600nm波段內的任何波長雷射，但是對於每個目標波長，半導體都要經過特殊的設計，成本高昂。雙波長和頻釹雷射器主要是利用非線性晶體在諧振腔內對摻釹工作物質產生的1060nm和1300nm波長雷射和頻產生590nm附近的雷射，這種方式輸出波長較為單一，轉換效率較低，應用範圍有限。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的不足，本發明提供一種黃光自拉曼雷射器。本發明所述的雷射器是利用一塊摻釹硼酸氧鈣鹽晶體，作為雷射增益介質和拉曼增益介質，通過自拉曼效應將雷射二極體泵浦光源能量轉化為黃光雷射輸出。
[0005]術語說明:
[0006]1、LD，半導體雷射器的簡稱；
[0007]2、Nd: YC0B，釹摻雜硼酸鈣氧釔的通用簡稱；
[0008]3、Nd:GdC0B，釹摻雜硼酸鈣氧釓的通用簡稱；
[0009]本發明的技術方案如下:
[0010]一種黃光自拉曼雷射器包括沿光路出射方向依次設置的雷射二極體、耦合光纖、聚光透鏡、輸入腔鏡、自拉曼雷射晶體、調Q器件和輸出腔鏡；
[0011]所述自拉曼雷射晶體為摻釹硼酸氧鈣鹽晶體，所述摻釹硼酸氧鈣鹽晶體包括釹摻雜硼酸鈣氧釔Nd = YCOB或釹摻雜硼酸鈣氧釓Nd = GdCOB ；
[0012]所述自拉曼雷射晶體釹摻雜硼酸鈣氧釔NchYCOB或釹摻雜硼酸鈣氧釓NchGdCOB中的釹離子摻雜濃度均為0.l-30at% ；
[0013]所述自拉曼雷射晶體按通光方向切割，切割方向為產生自589nm雷射的倍頻方向；
[0014]在雷射二極體泵浦源的作用下，808nm泵浦光通過自拉曼雷射晶體產生1061nm雷射，然後拉曼位移產生1178nm雷射，在雷射腔內振蕩，經自拉曼雷射晶體倍頻作用輸出589nm黃光雷射。
[0015]根據本發明優選的，所述雷射二極體為產生808nm雷射的半導體雷射器LD ；
[0016]所述輸入腔鏡、且靠近雷射二極體的通光面鍍以808nm高透過的介質膜；所述輸入腔鏡、且遠離雷射二極體的通光面鍍以808nm高透過膜和1178nm和589nm高反射的介質膜；所述自拉曼雷射晶體的雙面均鍍以808nm、1178nm和589nm的高透過介質膜；所述調Q器件的雙面均鍍以1178nm和589nm的高透過介質膜；所述輸出腔鏡、且靠近雷射二極體的通光面鍍以1178nm高反射和589nm高透過的介質膜；所述輸出腔鏡、且遠離雷射二極體的通光面鍍以589nm高透過的介質膜。
[0017]根據本發明優選的，所述自拉曼雷射晶體為圓柱形或者長方體；其通光方向長度為 0.l_20mm。
[0018]根據本發明優選的，所述自拉曼雷射晶體的通光方向長度為l-10mm。
[0019]根據本發明優選的，所述自拉曼雷射晶體的通光方向長度為4_8mm。
[0020]根據本發明優選的，所述自拉曼雷射晶體釹摻雜硼酸鈣氧釔Nd:YC0B或釹摻雜硼酸鈣氧釓NchGdCOB中的釹離子摻雜濃度為8-15at%。
[0021]如上述黃光自拉曼雷射器的工作方法，包括步驟如下:
[0022]在雷射二極體泵浦源的作用下，808nm泵浦光通過自拉曼雷射晶體產生1061nm雷射，然後拉曼位移產生1178nm雷射，在雷射腔內振蕩，經自拉曼雷射晶體倍頻作用輸出589nm黃光雷射；
[0023]所述自拉曼雷射晶體為摻釹硼酸氧鈣鹽晶體，所述摻釹硼酸氧鈣鹽晶體包括釹摻雜硼酸鈣氧釔Nd = YCOB或釹摻雜硼酸鈣氧釓Nd = GdCOB ；
[0024]所述自拉曼雷射晶體釹摻雜硼酸鈣氧釔NchYCOB或釹摻雜硼酸鈣氧釓NchGdCOB中的釹離子摻雜濃度均為0.l-30at% ；
[0025]所述自拉曼雷射晶體按通光方向切割，切割方向為產生自589nm雷射的倍頻方向。
[0026]本發明的優勢在於:
[0027]全固態黃光拉曼雷射器是利用晶體介質的受激拉曼散射效應，簡稱SRS，將已有綠光波段雷射直接頻移至黃光波段或是先將1060nm雷射頻移至IlOOnm再對IlOOnm倍頻獲得黃光。通過SRS效應實現黃光輸出的雷射器主要有三類:內腔式拉曼雷射器、自拉曼雷射器、外腔式拉曼雷射器。與其他黃光雷射器相比，拉曼雷射器結構簡單(SRS效應與全固態雷射技術相結合)、轉換效率高、成本低廉，其發展前景非常可觀。
[0028]自拉曼雷射器中的雷射晶體既是雷射增益介質又是拉曼增益介質，由於腔內少了單獨的拉曼晶體，插入損耗減小，腔長縮短，結構更為緊湊，運行更加穩定。
[0029]本發明所述的黃光自拉曼雷射器利用一塊摻釹硼酸氧鈣鹽晶體作為自拉曼雷射晶體，既是雷射增益介質和拉曼增益介質，還可實現自拉曼效應，比傳統自拉曼雷射器減少了一塊倍頻晶體，體積更小，結構更緊湊，成本更低，運行更加穩定，適合大規模批量化工業生產，具有良好的市場應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】[0030]圖1為本發明的結構示意圖。
[0031]1.雷射二極體，2.稱合光纖，3.聚光透鏡，4.輸入腔鏡，5.自拉曼雷射晶體，6.調Q器件，7.輸出腔鏡，8.黃光雷射。
【具體實施方式】
[0032]下面結合實施例對本發明做進一步描述，但不限於此。
[0033]為了說明更簡潔實施例中採用以下方式對通光面進行說明:自拉曼雷射晶體靠近LD的通光面稱為前表面,遠離LD的通光面為後表面。輸入腔鏡靠近LD的通光面稱為前表面，遠離LD的通光面為後表面。輸出腔鏡靠近LD的通光面稱為前表面,遠離LD的通光面為後表面。
[0034]如圖1所示。
[0035]實施例1、
[0036]一種黃光自拉曼雷射器包括沿光路出射方向依次設置的雷射二極體1、耦合光纖
2、聚光透鏡3、輸入腔鏡4、自拉曼雷射晶體5、調Q器件6和輸出腔鏡7 ；
[0037]所述自拉曼雷射晶體5為摻釹硼酸氧鈣鹽晶體，所述摻釹硼酸氧鈣鹽晶體為釹摻雜硼酸鈣氧釔Nd = YCOB ；
[0038]所述自拉曼雷射晶體5釹摻雜硼酸鈣氧釔NchYCOB中的釹離子摻雜濃度為8at% ；
[0039]所述自拉曼雷射晶體5按通光方向切割，切割方向為產生自589nm雷射的倍頻方向。
[0040]在雷射二極體I泵浦源的作用下，808nm泵浦光通過自拉曼雷射晶體5產生1061nm雷射，然後拉曼位移產生1178nm雷射，在雷射腔內振蕩，經自拉曼雷射晶體5倍頻作用輸出589nm黃光雷射。
[0041]所述雷射二極體I為產生808nm雷射的半導體雷射器LD ;發射波長為808nm的半導體雷射器LDl，經過耦合光纖2，由聚光透鏡組3進行光束整形，平行輸入到輸入腔鏡4的前表面。
[0042]所述輸入腔鏡4、且靠近雷射二極體I的通光面鍍以808nm高透過的介質膜；所述輸入腔鏡4、且遠離雷射二極體的通光面鍍以808nm高透過膜、1178nm和589nm高反射的介質膜；所述自拉曼雷射晶體5的雙面均鍍以808nm、1178nm和589nm的高透過介質膜；所述調Q器件的雙面均鍍以1178nm和589nm的高透過介質膜；所述輸出腔鏡、且靠近雷射二極體的通光面鍍以1178nm高反射和589nm高透過的介質膜；所述輸出腔鏡、且遠離雷射二極體的通光面鍍以589nm高透過的介質膜。
[0043]所述自拉曼雷射晶體為圓柱形或者長方體；其通光方向長度為5mm。
[0044]實施例2、
[0045]如實施例1所述黃光自拉曼雷射器的工作方法，包括步驟如下:
[0046]在雷射二極體泵浦源的作用下，808nm泵浦光通過自拉曼雷射晶體產生1061nm雷射，然後拉曼位移產生1178nm雷射，在雷射腔內振蕩，經自拉曼雷射晶體釹摻雜硼酸鈣氧釔Nd = YCOB倍頻作用輸出589nm黃光雷射；
[0047]所述自拉曼雷射晶體釹摻雜硼酸鈣氧釔NchYCOB中的釹離子摻雜濃度為8at% ；
[0048]實施例3、[0049]如實施例1所述的黃光自拉曼雷射器，其區別在於，
[0050]所述自拉曼雷射晶體5為摻釹硼酸氧鈣鹽晶體，所述摻釹硼酸氧鈣鹽晶體為釹摻雜硼酸鈣氧釓Nd = GdCOB ；
[0051]所述自拉曼雷射晶體5釹摻雜硼酸鈣氧釓Nd = GdCOB中的釹離子摻雜濃度為8at% ；
[0052]所述自拉曼雷射晶體5釹摻雜硼酸鈣氧釓Nd = GdCOB的雙面均鍍以808nm、1178nm和589nm的高透過介質膜。
[0053]所述自拉曼雷射晶體5按通光方向切割，切割方向為產生自589nm雷射的倍頻方向。所述自拉曼雷射晶體為圓柱形或者長方體；其通光方向長度為5mm。
[0054]實施例4、
[0055]如實施例3所述黃光自拉曼雷射器的工作方法，包括步驟如下:
[0056]在雷射二極體I泵浦源的作用下，808nm泵浦光通過自拉曼雷射晶體5產生106 Inm雷射，然後拉曼位移產生1178nm雷射，在雷射腔內振蕩，經自拉曼雷射晶體5釹摻雜硼酸鈣氧釓Nd = GdCOB倍頻作用輸出589nm黃光雷射；
[0057]所述自拉曼雷射晶體5釹摻雜硼酸鈣氧釓Nd: GdCOB中的釹離子摻雜濃度為8at%。
[0058]實施例5、
[0059]如實施例1所述的黃光自拉曼雷射器，其區別在於，
[0060]所述自拉曼雷射晶體為摻釹硼酸氧鈣鹽晶體，所述摻釹硼酸氧鈣鹽晶體為釹摻雜硼酸鈣氧釔Nd = YCOB晶體；
[0061]所述自拉曼雷射晶體釹摻雜硼酸鈣氧釔Nd = YCOB晶體中的釹離子摻雜濃度均為20at% ；
[0062]所述自拉曼雷射晶體按通光方向切割，切割方向為產生自589nm雷射的倍頻方向。所述自拉曼雷射晶體為圓柱形或者長方體；其通光方向長度為2mm。
[0063]實施例6、
[0064]如實施例5所述的黃光自拉曼雷射器，其區別在於，
[0065]所述自拉曼雷射晶體5釹摻雜硼酸鈣氧釓NchGdCOB中的釹離子摻雜濃度均為5at% ；
[0066]所述自拉曼雷射晶體5按通光方向切割，切割方向為產生自589nm雷射的倍頻方向。所述自拉曼雷射晶體為圓柱形或者長方體；其通光方向長度為8mm。
【權利要求】
1.一種黃光自拉曼雷射器，其特徵在於，所述雷射器包括沿光路出射方向依次設置的雷射二極體、耦合光纖、聚光透鏡、輸入腔鏡、自拉曼雷射晶體、調Q器件和輸出腔鏡；所述自拉曼雷射晶體為摻釹硼酸氧鈣鹽晶體，所述摻釹硼酸氧鈣鹽晶體包括釹摻雜硼酸鈣氧釔NdiYCOB或釹摻雜硼酸鈣氧釓Nd = GdCOB ;所述自拉曼雷射晶體釹摻雜硼酸鈣氧釔Nd = YCOB或釹摻雜硼酸鈣氧釓Nd = GdCOB中的釹離子摻雜濃度均為0.l-30at% ;所述自拉曼雷射晶體按通光方向切割，切割方向為產生自589nm雷射的倍頻方向；在雷射二極體泵浦源的作用下，808nm泵浦光通過自拉曼雷射晶體產生106 Inm雷射，然後拉曼位移產生1178nm雷射，在雷射腔內振蕩，經自拉曼雷射晶體倍頻作用輸出589nm黃光雷射。
2.根據權利要求1所述的一種黃光自拉曼雷射器，其特徵在於，所述雷射二極體為產生808nm雷射的半導體雷射器LD。
3.根據權利要求1所述的一種黃光自拉曼雷射器，其特徵在於，所述輸入腔鏡、且靠近雷射二極體的通光面鍍以808nm高透過的介質膜；所述輸入腔鏡、且遠離雷射二極體的通光面鍍以808nm高透過膜和1178nm和589nm高反射的介質膜；所述自拉曼雷射晶體的雙面均鍍以808nm、1178nm和589nm的高透過介質膜；所述調Q器件的雙面均鍍以1178nm和589nm的高透過介質膜；所述輸出腔鏡、且靠近雷射二極體的通光面鍍以1178nm高反射和589nm高透過的介質膜；所述輸出腔鏡、且遠離雷射二極體的通光面鍍以589nm高透過的介質膜。
4.根據權利要求1所述的一種黃光自拉曼雷射器，其特徵在於，所述自拉曼雷射晶體為圓柱形或者長方體；其通光方向長度為0.l-20mm。
5.根據權利要求4所述的一種黃光自拉曼雷射器，其特徵在於，所述自拉曼雷射晶體的通光方向長度為l-10mm。
6.根據權利要求5所述的一種黃光自拉曼雷射器，其特徵在於，所述自拉曼雷射晶體的通光方向長度為4-8mm。
7.根據權利要求1所述的一種黃光自拉曼雷射器，其特徵在於，所述自拉曼雷射晶體釹摻雜硼酸鈣氧釔NchYCOB或釹摻雜硼酸鈣氧釓NchGdCOB中的釹離子摻雜濃度為8-15at%0
8.如權利要求1所述黃光自拉曼雷射器的工作方法，如下: 在雷射二極體泵浦源的作用下，808nm泵浦光通過自拉曼雷射晶體產生1061nm雷射，然後拉曼位移產生1178nm雷射，在雷射腔內振蕩，經自拉曼雷射晶體倍頻作用輸出589nm黃光雷射；所述自拉曼雷射晶體為摻釹硼酸氧鈣鹽晶體，所述摻釹硼酸氧鈣鹽晶體包括釹摻雜硼酸鈣氧釔NchYCOB或釹摻雜硼酸鈣氧釓NchGdCOB ;所述自拉曼雷射晶體釹摻雜硼酸鈣氧釔Nd = YCOB或釹摻雜硼酸鈣氧釓Nd = GdCOB中的釹離子摻雜濃度均為0.l_30at% ;所述自拉曼雷射晶體按通光方向切割，切割方向為產生自589nm雷射的倍頻方向。
【文檔編號】H01S3/16GK104009375SQ201410133335
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年4月3日 優先權日:2014年4月3日
【發明者】馬長勤, 於浩海, 韓學坤, 張懷金, 王繼揚, 路慶明 申請人:青島鐳視光電科技有限公司, 山東大學