专利名称：一种正交偏振双波长激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光器领域。
背景技术：
双波长激光可广泛应用于光通信、光动力学医疗、光计算、非线性频率转换、环境监测、激光遥感、激光雷达及光谱学等领域，已是国内外热门的研究课题，特别是利用非线性光学差频技术对双波长激光进行差频，可产生太赫兹波。而太赫兹波与物质相互作用中包含有丰富的物理和化学信息，具有相干性、低能性、高穿透性、无损伤等独特优异特性，在 物理、化学、天文学、生命和医药科学以及安全检查、医学成像、环境监测、食品检验、射电天文、卫星通信和武器制导等基础与应用研究領域均具有巨大的科学研究价值和广阔的应用前景，还是ー个尚未充分研发的电磁辐射区域。THz波主要是采用光学技术和电子学技术两种方法来产生。非线性差频过程是THz波的有效获取方法之一，与其它技术相比，非线性差频过程可以产生功率较高的相干宽带可调谐的单频THz波，最大优点是没有阈值，设备简单，结构紧凑，不需要价格昂贵的泵浦装置，可产生较高功率的THz波辐射，甚至可以得到比太赫兹波參量振荡器更宽的THz波调谐范围。差频方法产生THz波的两个关键技术之一是要获得功率较高、波长比较接近的泵浦光和信号光(波长相差不大于IOnm)的双波长激光泵浦源，核心元件是双波长激光增益晶体。YCaO(BO3)3晶体属于单斜晶系，空间群为Cm，晶胞參数为a=8. 078A, b=16. 022A,c=3. 534A, B=IOl. 19°，d=3. 269。Yb 激活的 YCaO(BO3)3 激光晶体在 976nm LD 泵浦下，在1060nm 1080nm波段具有宽的发射峰。在文献OPTICS LETTERS 2007，32 (20) : 2909 2911中，山东大学晶体中心报道了采用976nm LD抽运y切的YbiYCaO(BO3)3激光晶体，实现了 (E Il x)和(E Il z)的正交双偏振激光输出，在1084. 3nm (E // x)处的输出功率为3. 15W，在1061. 3nm (E // z)处的输出功率为3. 45W。虽然Yb = YCaO(BO3)3激光晶体可以实现(E // x)和(E // z)的正交双偏振激光输出，但是当其应用于差频方法产生THz波技术时，其正交双偏振激光输出的双波长相差为23nm,远大于10nm，其对应的THz波的波段大于3THz，由于现有的红外倍频晶体在该波段的透光率都较小，如果Yb = YCaO(BO3)3激光晶体应用于差频技术产生THz波时，显然地其功率和效率都会低下。
发明内容
本发明的目的在于公开ー种新型的正交偏振双波长激光器。本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供了ー种双波长相差小于IOnm的高功率、结构简单的正交偏振双波长激光器，以便解决差频技术产生THz波时的功率和效率低下问题。
这种正交偏振双波长激光器采用的是Yb3+ = Ca3La2(BO3)4晶体作为增益介质。Ca3La2 (BO3) 4晶体属于正交晶系，空间群为Pnam,晶胞参数为a=7. 242A, b=16. 129A,c=8. 688A, V=IO 14. 8A3, Z=4, D=4. 145gcnT3。Yb3+: Ca3La2 (BO3) 4激光晶体在 976nm LD 泵浦下，在980nm 1080nm波段具有宽的发射峰。采用这种设计方案的正交偏振双波长激光器，可以实现(E // X)和(E // y)的正交双偏振激光输出，在1054 nm (E // x)处的连续输出功率为2. 15W，在1059 nm (E // y)处的连续输出功率为2. 45W，总功率达到4W以上，其正交双偏振激光输出的双波长相差为5nm,小于10nm，其差频产生的THz波的波段小于3THz，由于红外倍频晶体在该波段的透光率较大，从而可以克服差频技术产生THz波时的功率和效率低下问题。本发明的有益效果是，由于采用了 Yb3+ = Ca3La2(BO3)4晶体作为增益介质，能够减小正交双偏振激光输出的双波长相差值，使其小于10nm，当采用差频技术产生THz波时，对应 的THz波的波段小于3THz，从而处于红外倍频晶体的有效透过窗口，可以大大地提高THz波的功率和效率。
以下结合附图对本发明的两个个优选实施方式进行具体描述
图1为测量得到的输出激光的波长，其中1054 nm波长的光为E // x偏振的激光光谱，1059 nm波长的光为E // y偏振的激光光谱。图2为一种采用本发明正交偏振双波长激光器的实验装置图。图3为另一实施方式的实验装置图。
具体实施例方式例1:图2示出了本发明的第一个实施方式。泵浦源I为输出波长为976nm的半导体激光器。泵浦源聚焦系统2采用两个平凸面镜，将激光聚焦到激光晶体4上，激光晶体4为掺杂Yb3+离子10%浓度的Ca3La2 (BO3) 4晶体做为激光增益介质，切割出尺寸大小为3 X 3 X 3mm3的晶体，晶体方向Z切方向，通光方向的两面进行器件抛光，将激光晶体4用铟箔包裹，放于紫铜块中，在紫铜块中通冷却水，将水温保持在15-18°C。输入镜3为平面镜，镀上输入膜，膜参数为T>90%@976nm，R>99. 9%i(1050-1070nm);输出镜5为平凹输出镜，膜参数为T=3%@(1050-1070nm)，焦距为R=_50mm，激光器的腔长为3厘米。例2:图3示出了本发明的第二个实施方式，除了 5的位置换成加入的Cr4+:YAG晶体(Cr4+:YAG晶体的初始透过率为96%，厚度为1_)，以及激光器的腔长变为5厘米外，其他都与第一个实施方式是相同的。该实施方式是在第一个实施方式的基础上加上Cr4+: YAG晶体作为被动调Q元件，实现高效的正交偏振双波长被动调Q脉冲激光输出。输出镜6为平凹输出镜，膜参数与第一个实施方式的一致。毫无疑问，本发明的结构与装置还可具有多种变换，并不仅限于上述实施方式，如泵浦源可以采用其他类型的激光器，镜片以及膜的参数也可以变换以实现更高的功率输出。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代已经改型。
权利要求
1.一种正交双偏振双波长激光器，其特征在于米用Yb: Ca3La2 (BO3)4晶体作为激光增益介质，以半导体激光器或者其他光源作为泵浦源，分别通过连续和被动调Q的激光技术来获得1054 nm (E Il x)和1059 nm (E Il y)处的正交偏振双波长激光输出。
全文摘要
本发明提供一种正交双偏振双波长激光器，涉及激光器领域。该激光器采用Yb: Ca3La2(BO3)4晶体作为激光增益介质，以半导体激光器或其他光源作为泵浦源，分别通过连续和被动调Q的激光技术来获得1054 nm (E∥x)和1059 nm (E∥y)处的正交偏振双波长激光输出。
文档编号H01S3/16GK103022882SQ20121050153
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者涂朝阳, 王烨青, 游振宇, 朱昭捷, 王燕, 李坚富 申请人:中国科学院福建物质结构研究所