全固态五波长同时输出的激光装置及五波长激光产生方法

专利名称：全固态五波长同时输出的激光装置及五波长激光产生方法
技术领域：
本发明涉及一种激光器，特别涉及侧面泵浦功率1.3微米波段范围红外光、 1.0微米波段范围红外光、0.5微米波段范围绿光、0.5微米波段范围黄光及 0. 6微米波段范围红光的全固态五波长同时输出的激光装置及五波长激光产生 方法。 ，
背景技术：
自1960年世界上第一台红宝石激光器诞生以来，各类激光器及激光技术 发展极为迅速。其中，多波长激光器的发展备受瞩目，由于它克服了传统激光 器输出单一波长的缺陷，可以根据实际需要在不同应用中人为的选择某一波长 激光，也可以将多波长激光组合起来应用，例如，在医学领域，单波长高功率 532nm绿光激光可以用于组织增生的治疗，利用波长为1064nm的红外激光(占 总能量的80%)和波长为532 nm的绿激光(占总能量的20%)两个脉冲激光可 以组成U100激光碎石系统；在天文学中，利用589nm黄光激光可以形成激光 引导星；在激光显示领域，红、绿、蓝三基色激光可以用于高分辨率的激光电 视系统中。因此多波长激光器在诸多领域中都有着广泛的应用，市场应用前景 十分可观，已成为国内外的热门研究课题。
目前，国内外都有关于多波长激光的相关报道。但多为双波长或三波长激 光系统。如2004年天津大学报道过1319/660nm双波长激光器(王涛，姚建铨， "Nd:YAG激光器多波长输出技术与应用研究"，河北工业大学学报，33(2004): 1-6)通过置换不同输出镜来实现双波长激光同时或交替输出，此方案不仅操 作复杂，而且每次变换时都会不同程度的影响输出激光束的质量与性能。对于
三波长激光，国际上(US. Patent 5740190)用一台Nd:YLF激光器产生1047rnn 单一波长的基频光，通过倍频晶体后产生523nm倍频光，该绿光通过光参量 振荡器后，同时输出896nm信号光和1256nm闲置光及523醒的绿光，信号光 同闲置光分别经过倍频晶体后分别输出448nm蓝光和628nm红光，从而完成 红、绿、蓝三基色激光的输出。但该类三基色激光的产生过程较为复杂，成本 也较高。此外，也少量关于四波长激光的报道，南京大学利用同一晶体发射的 1.3微米与l.O微米波段范围内的基频光通过一块非周期光学超晶格，实现了 红、黄、蓝、绿四波长激光同时输出，但该腔型对腔镜的镀膜要求较高，同时 输出激光功率较低，而且光学超晶格的价格较为昂贵，不利于多波长激光的产 业化。上述各种多波长激光器存在操作复杂，成本高、波长少，功率较低的缺 陷。

发明内容
本发明的目的提供一种波长多、效率高、结构紧凑、运转成本低、调节灵 活方便、工作安全，侧面泵浦高功率的全固态五波长同时输出的激光装置。 本发明的另一目的提供多波长激光产生方法。
为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样解决的全固态五波 长同时输出的激光装置，包括平凹全反射端镜，本发明的特殊之外在于入射平 凹全反射端镜的水平光路依次置有第一声光调Q晶体、第一掺杂Ncf+的激光晶 体及其LD侧面第一泵浦源、偏振分束镜、第一二次谐波反射镜、和频晶体、 第一平面输出端镜、分光棱镜；另一非水平光路上的偏振分束镜的上方依次置 有第三平面输出端镜、第二倍频晶体、第二二次谐波反射镜、第二声光调Q晶 体、第二掺杂N(f+的激光晶体及其侧面第二泵浦源；偏振分束镜的下方依次置 有第一倍频晶体、第二平面输出端镜。
激光装置的五波长激光产生方法，依次按下述步骤进行
1 )、第一掺杂NcT的激光晶体和第二掺杂N(f+的激光晶体分别吸收LD侧面
第一泵浦源和侧面第二泵浦源辐射的能量后，形成反转粒子数分布，N(T分别 在能级卞3/2-4111/2和4F3/2-4113/2之间跃迁，产生1. 0微米和1. 3微米波段范围的受 激荧光辐射，辐射的荧光在各自相应的激光器谐振腔内振荡放大后形成稳定的
基频光，其中i.o微米波段范围的基频光经偏振分束镜分束，两偏振方向互相
垂直的激光分别在由平凹全反射端镜、第一平面输出端镜组成的直腔和由平凹
全反射端镜、偏振分束镜分束、第二平面输出端镜组成的折叠腔内形成振荡；
2) 、第一掺杂Nd3+的激光晶体发射的l.O微米波段范围的基频光由平凹全 反射端镜反射，经第一声光调Q晶体、第一掺杂Ncf+的激光晶体入射到偏振分 束镜，偏振分束镜将其分成两条光路，其中一条光路是、'偏振基频光经第 一倍频晶体倍频，产生的倍频绿光与未经转换的's'偏振基频光一同到达第 二平面输出端镜，经反射，'s'偏振基频光再次通过第一倍频晶体倍频后，剩 余偏振基频光沿原路返回平凹全反射端镜，两次倍频产生的绿光一同经 第二平面输出端镜耦合输出；另一条光路是'P'偏振基频光经第一二次谐波 反射镜入射到和频晶体，与1.3微米波段范围的偏振基频光经和频晶体 和频后产生的和频黄光和部分未经转换的1. 0微米波段的'p，偏振基频光通 过第一平面输出端镜耦合输出，并通过分光棱镜分光，另一部分未经转换的《p' 偏振基频光由第一平面输出端镜反射后原路返回平凹全反射端镜，经过和频晶 体时与1.3微米波段范围的偏振基频光耦合又一次产生和频黄光，产生 的和频黄光被第一二次谐波反射镜反射后经过和频晶体再次由第一平面输出 端镜耦合输出；
3) 、第二掺杂NcT的激光晶体发射的1.3微米波段范围的基频光向上经第
二声光调Q晶体、第二二次谐波反射镜入射到第二倍频晶体，经第二倍频晶体
倍频，产生倍频红光由第三平面输出端镜耦合输出，未经转换的基频光由第三
平面输出端镜反射，再次经第二倍频晶体倍频，倍频光由第二二次谐波反射镜 反射与第一次产生的倍频光一同经第三平面输出端镜耦合输出，剩余l. 3微米基频光经第二二次谐波反射镜、第二声光调Q晶体、第二掺杂N,的激光晶体 入射到偏振分束镜上，由偏振分束镜反射后的1.3微米波段范围's，偏振基 频光经二次谐波反射镜入射到和频晶体，与另一条l.O微米波段范围的'p' 偏振基频光经和频晶体和频，产生的和频黄光和部分未经转换的1.3微米、' 偏振基频光及1.0微米'p'偏振通过第一平面输出端镜耦合输出，并通过分 光棱镜分光，另一部分未经转换的1.3微米's'偏振基频光由第一平面输出 端镜反射后原路返回第三平面输出端镜，再次经过和频晶体时与l.O微米'p， 偏振基频光又一次产生和频黄光，产生的和频黄光被第一二次谐波反射镜反射 后经过和频晶体由第一平面输出端镜再次耦合输出。
本发明与现有技术相比，具有波长多、效率高、结构紧凑、运转成本低、 调节灵活方便、工作安全，侧面泵浦高功率五波长激光同时输出激光的激光器， 采用结构紧凑的"十字"复合腔结构，实现了 1.3微米波段范围红外光、1.0 微米波段范围红外光、0. 5微米波段范围绿光、0. 5微米波段范围黄光光及0. 6 微米波段范围红光五波长激光同时输出的特点，可以同时满足不同领域及市场 的需要。偏振分束镜的使用，既实现了对谐振腔内不同频率基频光的偏振态控 制，同时又将两波长不同、偏振态不同的基频光束同轴耦合到同一和频晶体中， 同时起到了偏振器和耦合器的作用，避免了腔内插入其它光学器件造成基频光 因插入损耗而降低整个激光系统的输出功率。不同波长不同偏振方向的基频光 在各自相应的谐振腔内分别振荡，每一路光都可以独立进行调节，使操作更为 方便灵活，广泛用于激光医学、激光彩色显示、激光娱乐、天文、国防及科学 研究等领域。


图1为本发明激光器的结构示意图。
具体实施例方式
附图为本发明的实施例。下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明
参照图1所示，全固态五波长同时输出的激光装置，包括平凹全反射端镜 1，入射平凹全反射端镜1的水平光路依次置有第一声光调Q晶体2、第一掺杂
NcT的激光晶体3及其LD侧面第一泵浦源4、偏振分束镜5、第一二次谐波反 射镜6、和频晶体7、第一平面输出端镜8、分光棱镜9;另一非水平光路的偏 振分束镜5的上方依次置有第三平面输出端镜17、第二倍频晶体16、第二二 次谐波反射镜15、第二声光调Q晶体14、第二掺杂Nd"的激光晶体12及其侧 面第二泵浦源13;偏振分束镜5的下方依次置有第一倍频晶体ll、第二平面 输出端镜10。
所述偏振分束镜5面向第一掺杂N(T的激光晶体3的一面镀有1. 0微米波 段范围的'p'偏振增透(透过率T〉99.8。/。)和1.0微米波段范围的's'偏振 增透高反(反射率R〉99.8。/。)的双色膜，面向第二掺杂Ncf+的激光晶体12的一 面(上面)还要镀有l.O微米波段范围的'p'偏振增透(透过率T〉99.8y。)和 1.3微米波段范围的's'偏振增透高反膜(反射率1 >99.8%)的双色膜，其倾 斜角度与水平正向夹角为130 ° 140°
所述的水平光路与另一非水平光路分别与偏振分束镜5分别成130° 140 °和50° 40°夹角，以保证垂直光路的1. 3微米偏振光光经偏振分束镜5 反射后的与水平光路上1.0微米'P'偏振光同轴耦合到和频晶体7，使两基频 光束有最大的空间交叠和高的和频转换效率。
所述的平凹全反射端镜1面向第一声光调Q晶体2的一面镀有1.0微米波 段基频光全反膜反射率大于99.9%;第一平面输出端镜8面向和频晶体7的一 面镀有1. 0和1. 3微米波段范围基频光的部分透过膜透过率分别为3%和2%及 0. 5微米波段范围和频光的增透膜透过率大于99. 9%，另一面镀有1. 0和1. 3 微米波段范围基频光和0. 5微米波段范围和频光的增透膜过率大于99. 8%;第 二平面输出端镜10的两面均镀有0. 5微米波段范围倍频绿光的增透膜透过率
大于99. 8%)，其中面向第一倍频晶体11的一面还镀有1. 0微米波段范围基频 光的高反膜反射率大于99. 8%;第三平面输出端镜17的两面均镀有0. 6微米波 段范围倍频红光的增透膜透过率大于99. 8%，其中面向第二倍频晶体16的一面 还镀有1. 3微米波段范围基频光的高反膜反射率大于99. 8%。
所述的平凹全反射端镜1的曲率半径选取范围为800mm 1200mm。
所述的第一倍频晶体11、第二倍频晶体16、和频晶体7的晶体为三硼酸 锂LBO、 P -偏硼酸钡BBO、磷酸钛氧钾KTP或其它非线性光学晶体中的同一种、 不同的两种或三种晶体。
所述的第一掺杂Ncf+的激光晶体3和第二掺杂NcT的激光晶体12为掺钕钇 铝石榴石NcT:YAG、掺钕钒酸钇Nd3+:YV04、掺钕铝酸钇Ncf:YAP、掺钕氟化钇 锂Nd3+: YLF激光晶体中的同 一种或不同两种晶体。
所述的第一声光调Q晶体2和第二声光调Q晶体14受同一驱动源控制， 分别放置于第一掺杂NcT的激光晶体3的左侧和第二掺杂NcT的激光晶体12的 上方。
所述的第一二次谐波反射镜6的两面均镀有1. 0和1. 3微米波段范围基频 光的增透膜透过率大于99. 9%，其中面向和频晶体7的一面还镀有0. 5微米波 段范围和频黄光的高反膜反射率大于99. 8%;第二二次谐波反射镜15的两面均 镀有1. 3微米波段范围基频光的增透膜透过率大于99. 9%，其中面向第二倍频 晶体16的一面还镀有0. 6微米波段范围倍频红光的高反膜反射率大于99. 8%。 激光装置的五波长激光产生方法，依次按下述步骤进行 1)、第一掺杂NcT的激光晶体3和第二掺杂N,的激光晶体12分别吸收LD 侧面第一泵浦源4和侧面第二泵浦源13辐射的能量后，形成反转粒子数分布， NcT分别在能级卞3/2-4111/2和卞3/2-4113/2之间跃迁，产生1. 0微米和1. 3微米波段 范围的受激荧光辐射，辐射的荧光在各自相应的激光器谐振腔内振荡放大后形 成稳定的基频光，其中1.0微米波段范围的基频光经偏振分束镜5分束，两偏振方向互相垂直的激光分别在由平凹全反射端镜1、第一平面输出端镜8组成 的直腔和由平凹全反射端镜1、偏振分束镜5分束、第二平面输出端镜10组成 的折叠腔内形成振荡。
2) 、第一掺杂Ncf+的激光晶体3发射的1. 0微米波段范围的基频光由平凹 全反射端镜l反射，经第一声光调Q晶体2、第一掺杂NcT的激光晶体3入射 到偏振分束镜5，偏振分束镜5将其分成两条光路，其中一条光路是's'偏振 基频光经第一倍频晶体ll倍频，产生的倍频绿光与未经转换的偏振基频 光一同到达第二平面输出端镜10，经反射，'s'偏振基频光再次通过第一倍频 晶体ll倍频后，剩余、'偏振基频光沿原路返回平凹全反射端镜l，两次倍 频产生的绿光一同经第二平面输出端镜10耦合输出；另一条光路是'p'偏振 基频光经第一二次谐波反射镜6入射到和频晶体7，与1. 3微米波段范围的's' 偏振基频光经和频晶体7和频后产生的和频黄光和部分未经转换的1. 0微米波 段的'p'偏振基频光通过第一平面输出端镜8耦合输出，并通过分光棱镜9 分光，另一部分未经转换的'P'偏振基频光由第一平面输出端镜8反射后原 路返回平凹全反射端镜l，经过和频晶体7时与1.3微米波段范围的偏振 基频光耦合又一次产生和频黄光，产生的和频黄光被第一二次谐波反射镜6反 射后经过和频晶体7再次由第一平面输出端镜8耦合输出。
3) 、第二掺杂Ncf的激光晶体12发射的1. 3微米波段范围的基频光向上经 第二声光调Q晶体14、第二二次谐波反射镜15入射到第二倍频晶体16，经第 二倍频晶体16倍频产生倍频红光由第三平面输出端镜17耦合输出，未经转换' 的基频光由第三平面输出端镜17反射，再次经第二倍频晶体16倍频，倍频光 由第二二次谐波反射镜15反射与第一次产生的倍频光一同经第三平面输出端 镜17耦合输出，剩余1. 3微米基频光经第二二次谐波反射镜15、第二声光调 Q晶体14、第二掺杂NcT的激光晶体12入射到偏振分束镜5上，由偏振分束镜 5反射后的1. 3微米波段范围's'偏振基频光经二次谐波反射镜6入射到和频
晶体7，与另一条1.0微米波段范围的'p'偏振基频光经和频晶体7和频，产
生的和频黄光和部分未经转换的1.3微米's'偏振基频光及1.0微米'p'偏 振通过第一平面输出端镜8耦合输出，并通过分光棱镜9分光，另一部分未经 转换的1. 3微米's，偏振基频光由第一平面输出端镜8反射后原路返回第三 平面输出端镜17，再次经过和频晶体7时与1.0微米偏振基频光又一次 产生和频黄光，产生的和频黄光被第一二次谐波反射镜6反射后经过和频晶体 7由第一平面输出端镜8再次耦合输出。 实施例l
本发明实施例为LD侧面泵浦NcT:YAG腔内倍频/和频0.660微米红光、 0. 532微米绿光、0. 589微米黄光、1. 319微米及1. 064微米红外光五波长激光 同时输出的激光器。1.064微米偏振基频光在平凹全反射端镜1和第一平 面输出端镜8组成的直线型谐振腔内振荡，L 064微米's'偏振基频光在平凹 全反射端镜1、偏振分束镜5及第二平面输出端镜10组成的L型谐振腔内振荡， 而1.319微米、，偏振基频光在第三平面输出端镜17、偏振分束镜5及第一 平面输出，镜8构成的谐振腔内振荡。
平凹全反射端镜1的曲率半径选取为1000mm，面向第一声光调Q晶体2 的一面镀有1.064微米基频光全反膜反射率大于99.9%;第一平面输出端镜8 面向和频晶体7的一面镀有1. 064和1. 319微米基频光的部分透过膜透过率分 别为3%和2%及0. 5微米波段范围和频光的增透膜透过率大于99. 9%，另一面镀 有1. 064和1. 319微米基频光和0. 589微米和频光的增透膜透过率大于99. 8%; 第二平面输出端镜10的两面均镀有0. 532微米倍频绿光的增透膜透过率大于 99. 8%，其中面向第一倍频晶体11 一面还镀有1. 064微米波段范围基频光的高 反膜反射率大于99. 8%;第三平面输出端镜17的两面均镀有0. 660微米倍频红 光的增透膜透过率大于99. 8%，其中面向第二倍频晶体16的一面还镀有1. 319 微米基频光的高反膜反射率大于99. 8%。
偏振分束镜5直径为0=20腿，与水平正向夹角为135。，面向第一掺杂NcT 的激光晶体3的一面镀有1.064微米45° 'p，偏振增透(透过率T〉99.890和 1.064微米45° 's'偏振高反反射率R〉99.8y。的双色膜，面向第二掺杂NcT的 激光晶体12的一面(上面)还要镀有1.064微米45。'p'偏振增透透过率T〉99. 8% 和1.319微米的45。 偏振高反膜反射率R〉99.洲的双色膜。
第一二次谐波反射镜6的直径为O=20mm，两面均镀有1. 064微米和1. 319 微米基频光的增透膜透过率大于99.9%，其中面向和频晶体KTP 7的一面还镀 有0.589微米和频黄光的高反膜反射率大于99.8%;第二二次谐波反射镜15 直径为O=20ram，两面均镀有1. 319微米基频光的增透膜透过率大于99. 9%， 其中面向第二倍频晶体LB0 16的一面还镀有0.660微米倍频红光的高反膜反 射率大于99. 8%。
第一掺杂N(T的激光晶体3为Nd、YAG ， NcT的惨杂浓度为0. 8%，尺寸为 04. 0腿X90 mm，两通光面均镀有1. 064微米和1. 319微米双色高透膜透过 率均大于99. 8%。第二掺杂Ncf+的激光晶体12为Ncf+:YAG ， Ncf+的掺杂浓度为 1. 0%，两考均镀有1. 064微米和1. 319微米双色增透膜透过率均大于99. 8%， 尺寸为04. 0 mmX90腿。
第一声光调Q晶体2和第二声光调Q晶体14受同一驱动源控制中心频率 为27 kHz，其调制频率在1 50 kHz可调。
和频晶体7采用II类临界相位匹配的KTP晶体(6=78.9° ，"。)，尺寸 为4 mraX4 ramX7 mm两通光面均镀有对1. 319微米、1. 064微米和0. 589微 米高透的三色膜。
第一倍频晶体11选用II类临界相位匹配的KTP晶体(6=90° ， 0=23.8° )，尺寸为3 mm X3mm X5mm，两通光面均镀有1.064微米和0.532 微米双色增透膜透过率均大于99.8%，侧面均匀涂有银粉并用铟箔包裹后放于 水冷散热铜块中。第二倍频晶体16选用I类临界相位匹配的的LBO晶体(6=85.9° , ^二0。)，尺寸为3 ran X3腿X5mm，两通光面均镀有1. 319微米和0. 660微 米双色增透膜透过率均大于99. 8%，侧面均匀涂有银粉并用铟箔包裹后放于水 冷散热铜块中。
激光晶体3、 12与倍频晶体16、 11和和频晶体7均采用循环水冷却，冷 却温度范围在16°C~22°C。
第一掺杂NcT的激光晶体Nd3+: YAG 3吸收LD侧面第一泵浦源4辐射的能量 后，形成反转粒子数分布，其发出的1.064微米's'偏振基频光在平凹全反射 端镜1、偏振分束镜5及第二平面输出端镜10组成的L型谐振腔内振荡，在加 入第一倍频晶体KTP 11后，0. 532微米倍频绿光经第二平面输出端镜10输出 腔外；第二掺杂NcT的激光晶体Nd3+: YAG 12吸收LD侧面第二泵浦源13辐射的 能量后，发出的1.319辨米's，偏振基频光在第三平面输出端镜17、偏振分 束镜5及第一平面输出端镜8构成的谐振腔内振荡，在第三平面输出端镜17 与第二二次谐波反射镜15之间置入第二倍频晶体LBO 16后，部分1. 319微米 's，偏振基频光经倍频产生O. 660微米红光由第三平面输出端镜17输出腔外。 1. 064微米'p'偏振基频光在平凹全反射端镜1和第一平面输出端镜8组成的 直线型谐振腔内振荡，同时在第一二次谐波反射镜6和第一平面输出端镜8之 间加入和频晶体7， 1.319微米's'偏振光与1.064微米'p'偏振光经和频 产生生0. 589微米黄光，未经转换的1. 064微米和1. 319微米基频光同0. 589 微米黄光一同经第一平面输出端镜8输出腔外，由分光棱镜9以一定角度分开， 至此实现了 0. 660微米红光3W、0. 532微米绿光20W、0. 589微米黄光4W、1. 319 微米激光100mW及1. 064微米激光240mW的五波长激光同时输出。
权利要求
1、一种全固态五波长同时输出的激光装置，包括平凹全反射端镜(1)，其特征在于，入射平凹全反射端镜(1)的水平光路依次置有第一声光调Q晶体(2)、第一掺杂Nd3+的激光晶体(3)及其LD侧面第一泵浦源(4)、偏振分束镜(5)、第一二次谐波反射镜(6)、和频晶体(7)、第一平面输出端镜(8)、分光棱镜(9)；另一非水平光路上偏振分束镜(5)的上方依次置有第三平面输出端镜(17)、第二倍频晶体(16)、第二二次谐波反射镜(15)、第二声光调Q晶体(14)、第二掺杂Nd3+的激光晶体(12)及其侧面第二泵浦源(13)；偏振分束镜(5)的下方依次置有第一倍频晶体(11)、第二平面输出端镜(10)。
2、 根据权利要求书1所述的全固态五波长同时输出的激光装置，其特征 在于，偏振分束镜(5)面向第一掺杂Nd3+的激光晶体(3)的一面镀有1.0微 米波段范围的偏振增透和l.O微米波段范围的's'偏振高反的双色膜， 面向第二掺杂NcT的激光晶体(12)的一面还要镀有1.0微米波段范围的'p' 偏振增透和1.3微米波段范围的's'偏振高反膜的双色膜，其倾斜角度与水 平正向夹角为130° 140°。
3、 根据权利要求书1所述的全固态五波长同时输出的激光装置，其特征 在于，所述的水平光路与另一非水平光路分别与偏振分束镜(5)分别成130° 140°和50° 40°夹角，另一非水平光路的1.3微米、'偏振光光经偏振分束 镜(5)反射后的与水平光路上1.0微米'p'偏振光同轴耦合到和频晶体(7)， 使两基频光束有最大的空间交叠和高的和频转换效率。
4、 根据权利要求书1所述的全固态五波长同时输出的激光装置，其特征 在于，平凹全反射端镜(1)面向第一声光调Q晶体(2)的一面镀有1.0微米 波段基频光全反膜；第一平面输出端镜(8)面向和频晶体(7)的一面镀有1. 0 和1.3微米波段范围基频光的部分透过膜及0.5微米波段范围和频光的增透 膜，另一面镀有1. 0和1. 3微米波段范围基频光和0. 5微米波段范围和频光的增透膜；第二平面输出端镜(10)的两面均镀有0.5微米波段范围倍频绿光的 增透膜，其中面向第一倍频晶体(11)的一面还镀有1.0微米波段范围基频光 的高反膜；第三平面输出端镜(17)的两面均镀有0.6微米波段范围倍频红光 的增透膜，其中面向第二倍频晶体(16)的一面还镀有1.3微米波段范围基频 光的高反膜。
5、根据权利要求书1所述的全固态五波长同时输出的激光装置，其特征 在于，平凹全反射端镜(1)的曲率半径选取范围为800mm 1200mm。
6、根据权利要求书l所述的全固态五波长同时输出的激光装置，其特征 在于，第一倍频晶体(11)、第二倍频晶体(16)、和频晶体(7)为三硼酸锂 LBO、 3-偏硼酸钡BBO、磷酸钛氧钾KTP或其它非线性光学晶体中的同一种、 不同的两种或三种晶体。
7、 根据权利要求书1所述的全固态五波长同时输出的激光装置，其特征 在于，第一掺杂Ncf+的激光晶体(3)和第二掺杂NcT的激光晶体(12)为掺钕 钇铝石榴石NcT:YAG、掺钕钒酸钇Nd3+:YV04、掺钕铝酸钇Nd3+:YAP、掺钕氟化 牵乙锂Nd3+: YLF激光晶体中的同 一种或不同两种晶体。
8、 根据权利要求书1所述的全固态五波长同时输出的激光装置，其特征 在于，第一声光调Q晶体(2)和第二声光调Q晶体(14)受同一驱动源控制， 分别放置于第一掺杂NcT的激光晶体(3)的左侧和第二掺杂N(T的激光晶体(12) 的上方。
9、 根据权利要求书1所述的全固态五波长同时输出的激光装置，其特征 在于，第一二次谐波反射镜(6)的两面均镀有1.0和1.3微米波段范围基频 光的增透膜，其中面向和频晶体(7)的一面还镀有0.5微米波段范围和频黄 光的高反膜；第二二次谐波反射镜(15)的两面均镀有1.3微米波段范围基频 光的增透膜，其中面向第二倍频晶体(16)的一面还镀有0. 6微米波段范围倍 频红光的高反膜。
10、 一种权利要求1的激光装置激光产生方法，依次按下述步骤进行:1) 、第一掺杂NcT的激光晶体(3)和第二掺杂NcT的激光晶体(12)分别 吸收LD侧面第一泵浦源(4)和侧面第二泵浦源(13)辐射的能量后，形成反 转粒子数分布，配3+分别在能级卞3/2-1/2和卞3/2-4113/2之间跃迁，产生1.0微米 和1. 3微米波段范围的受激荧光辐射，辐射的荧光在各自相应的激光器谐振腔 内振荡放大后形成稳定的基频光，其中l.O微米波段范围的基频光经偏振分束镜(5)分束，两偏振方向互相垂直的激光分别在由平凹全反射端镜a)、第一平面输出端镜(8)组成的直腔和由平凹全反射端镜(1)、偏振分束镜(5)、 第二平面输出端镜(10)组成的折叠腔内形成振荡；2) 、第一惨杂配3+的激光晶体(3)发射的l.O微米波段范围的基频光由平 凹全反射端镜(1)反射，经第一声光调Q晶体(2)、第一掺杂配3+的激光晶体(3)入射到偏振分束镜(5)，偏振分束镜(5)将其分成两条光路，其中一条 光路是偏振基频光经第一倍频晶体(11)倍频，产生的倍频绿光与未经 转换的's'偏振基频光一同到达第二平面输出端镜(10)，经反射，'s'偏振 基频光再次通过第一倍频晶体(11)倍频后，剩余偏振基频光沿原路返 回平凹全反射端镜(1)，两次倍频产生的绿光一同经第二平面输出端镜(10) 耦合输出；另一条光路是、'偏振基频光经第一二次谐波反射镜(6)入射到 和频晶体(7)，与1.3微米波段范围的's'偏振基频光经和频晶体(7)和频 后产生的和频黄光和部分未经转换的L0微米波段的'p'偏振基频光通过第 一平面输出端镜(8)耦合输出，并通过分光棱镜(9)分光，另一部分未经转 换的'P'偏振基频光由第一平面输出端镜(8)反射后原路返回平凹全反射端 镜(1)，经过和频晶体(7)时与1.3微米波段范围的's'偏振基频光耦合又 一次产生和频黄光，产生的和频黄光被第一二次谐波反射镜(6)反射后经过 和频晶体(7)再次由第一平面输出端镜(8)耦合输出；3) 、第二掺杂NcT的激光晶体(12)发射的1.3微米波段范围的基频光向上经第二声光调Q晶体(14)、第二二次谐波反射镜(15)入射到第二倍频晶 体(16)，经第二倍频晶体(16)倍频，产生倍频红光由第三平面输出端镜(17) 耦合输出，未经转换的基频光由第三平面输出端镜(17)反射，再次经第二倍 频晶体(16)倍频，倍频光由第二二次谐波反射镜(15)反射再次经第三平面 输出端镜(17)耦合输出，剩余1. 3微米基频光经第二二次谐波反射镜(15)、 第二声光调Q晶体(14)、第二掺杂NcT的激光晶体(12)入射到偏振分束镜(5) 上，由偏振分束镜(5)反射后的1.3微米波段范围's'偏振基频光经二次谐 波反射镜(6)入射到和频晶体(7)，与另一条1.0微米波段范围的'p'偏振 基频光经和频晶体(7)和频，产生的和频黄光和部分未经转换的1. 3微米's' 偏振基频光及1.0微米'p'偏振通过第一平面输出端镜(8)耦合输出，并通 过分光棱镜(9)分光，另一部分未经转换的1.3微米偏振基频光由第一 平面输出端镜(8)反射后原路返回第三平面输出端镜(17)，再次经过和频晶 体(7)时与1.0微米'p'偏振基频光又一次产生和频黄光，产生的和频黄光 被第一二次谐波反射镜(6)反射后经过和频晶体(7)由第一平面输出端镜(8) 再次耦合输出。
全文摘要
本发明公开了全固态五波长同时输出的激光装置及其激光产生方法，以掺杂Nd³⁺的激光晶体作为工作物质，利用“十”字型复合谐振腔，并通过非线性光学频率变换技术及声光调Q技术相结合，同时利用偏振分束镜控制不同波长基频光的偏振方向，实现了1.3微米波段范围红外光、1.0微米波段范围红外光、0.5微米波段范围绿光、0.5微米波段范围黄光及0.6微米波段范围红光五波长激光同时输出，不同波长不同偏振方向基频光在各自相应谐振腔内振荡，每一路光都可以独立进行调节，具有波长多、效率高、结构紧凑、运转成本低、调节灵活方便、工作安全等优点，广泛用于激光医学、激光彩色显示、激光娱乐、天文、国防及科学研究领域。
文档编号H01S3/08GK101345389SQ20081015053
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月4日 优先权日2008年8月4日
发明者任兆玉, 白晋涛, 陈秀艳 申请人:西北大学