基于周期性极化反转晶体直腔连续紫外激光器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种全固态可高效输出连续紫外激光器。本发明的核心内容是谐振腔内倍频，合频采用周期性极化反转晶体实现谐振波的频率变换。谐振腔采用直线腔，紫外光通过腔内斜插入一片分光镜实现输出。通过对二次谐波晶体、三次谐波晶体的极化周期设计，使其工作最佳温度匹配半导体激光器工作温度，只要对半导体泵浦激光器、激光晶体、二次谐波晶体、三次谐波晶体统一控温，实现高效连续紫外激光输出。
【专利说明】基于周期性极化反转晶体直腔连续紫外激光器
【技术领域】
[0001]本发明属于激光【技术领域】，特别是涉及基于周期性极化反转晶体直线腔连续紫外激光器。
【背景技术】
[0002]紧凑型的连续激光在工业和科学应用是有吸引力的，如生物医学荧光分析拉曼光谱，显微光刻和光学检验。过去十年，一直在发展新一代生物医学仪器找到替代传统已被用来作为激发源的气体激光器。但他们也存在一些缺点，包括有限的寿命，低功率效率和体积笨重。随着新的全固态激光技术的迅速发展，在过去的十年中，传统的气体激光器线现在被替换为一个更紧凑，高效，可靠的替代品。在某些情况下，紫外光源由LED光源激发，但在很多情况下，当要求在高分辨率检测时，只有激光源可以提供高亮度、光谱纯度以及优秀的光束质量。全固太紫外激光器主要是利用非线性晶体进行腔外或内频率转换来实现的。光学非线性频率变换方式有两种:双折射相位匹配技术与准相位匹配技术。双折射相位匹配技术是利用单轴或双轴非线性晶体的双折射特性，通过选择光波的波矢方向和偏振方向来实现的。1962年，在诺贝尔物理得主N.Blembergen提出准相位匹配技术，及利用非线性极化率的周期跃变可以实现非线性频率变换效率的增强。双折射相位匹配技术相比，准相位匹配没有双折射相位匹配中关于波矢方向和偏振方向的限制。近年来随着周期性极化反转晶体的发展，使得准相位匹配技术成为越来越有效的光学非线性频率变换方式。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明提供了基于周期性极化反转晶体直腔连续紫外激光器，包括带尾纤输出半导体激光器、泵浦耦合聚焦系统、第一激光谐振腔镜、激光晶体、二次谐波晶体、分光镜、三次谐波晶体、第二激光谐振腔镜以及镀在各晶体与腔镜上的各膜系。它们的排列顺序依次为带尾纤输出半导体激光器、泵浦耦合聚焦系统、第一激光谐振腔镜、激光晶体、二次谐波晶体、分光镜、三次谐波晶体、第二激光谐振腔镜。其中第一激光谐振腔镜与第二激光谐振腔镜构成谐振腔。激光晶体吸收半导体泵浦激光产生基频光振荡，基频光通过二次谐波晶体产生二次谐波，二次谐波与腔内振荡的基频光通过三次谐波晶体合频产生三次谐波，三次谐波通过腔内分光镜实现输出。
[0004]所述激光二极管泵浦源可采用激光二极管，或光纤耦合输出的激光二阵列，所述激光二极管泵浦源输出的泵浦光波长在室温下为808nm或880nm，泵浦光经过准直聚焦系统后聚焦到激光晶体中。准直聚焦系统中镜片两面都镀泵浦光减反膜。
[0005]所述的第一激光谐振腔镜，一面镀泵浦光减反膜，另一面镀泵浦光减反膜、基频光全反膜。
[0006]所述的第二激光谐振腔镜，一面镀基频光、二次谐波、三次谐波减反膜，另一面不镀膜。
[0007]所述激光晶体可选自Nd: YVO4、Nd: GdVO4、Nd: YAP、Nd: YLF等，实现基频光的偏振振荡。激光晶体一面镀泵浦光、基频光减反膜，另一面镀基频光减反、二次谐波全反膜。
[0008]所述二次谐波晶体采用准相位匹配方式，二次谐波晶体选自PPLN、MgOiPPLN,PPLT、MgO: PPLT, PPSLT, MgO: SPPLT, PPKTP等。根据不同的周期性极化反转晶体不同色散方程与非线性有效系数设计不同周期，不同长度达到二次谐波在腔内高效宽温转化。双面镀基频光与二次谐波减反膜。
[0009]所述三次谐波晶体采用准相位匹配方式，由于现阶段短周期极化反转晶体制作不成熟。采用准相位匹配方式时，也只能采用二阶或三阶匹配方式。晶体选自PPLT、MgO:PPLT、PPSLT、MgO:SPPLT、等。根据不同的周期性极化反转晶体色散方程与非线性有效系数设计不同周期、不同长度达到三次谐波在腔内高效宽温转化。双面镀基频光、二次谐波、三次谐波减反膜。
[0010]所述分光镜，一面镀基频光、二次谐波减反膜，另一面镀基频光、二次谐波减反膜与三次谐波全反膜。斜插角度与垂直角度成15度。
[0011]本发明专利的目的在于提供一种高效紧凑，基于周期性极化反转晶体直线腔连续紫外激光器。该激光器通过腔内倍频，合频采用周期性极化反转晶体实现谐振波的频率变换，谐振腔采用直线腔，紫外光通过腔内斜插入一片分光镜实现输出。通过对二次谐波晶体、三次谐波晶体的极化周期设计，使其工作最佳温度匹配半导体激光器工作温度只要对半导体泵浦激光器、激光晶体、二次谐波晶体、三次谐波晶体统一控温，实现高效连续紫外激光输出。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例的结构组成示意图。
【具体实施方式】
[0013]实施例1
参见图1，本发明专利包括带尾纤输出半导体激光器1、泵浦耦合聚焦系统2、第一激光谐振腔镜3、激光晶体6、二次谐波晶体7、分光镜4、三次谐波晶体8、第二激光谐振腔镜5以及镀在各晶体与腔镜上的各膜系。它们的排列顺序依次为带尾纤输出半导体激光器1、泵浦耦合聚焦系统2、第一激光谐振腔镜3、激光晶体6、二次谐波晶体7、分光镜4、三次谐波晶体
8、第二激光谐振腔镜5。其中第一激光谐振腔镜3与第二激光谐振腔镜5构成谐振腔。激光晶体6吸收半导体泵浦激光产生基频光偏振振荡，基频光通过二次谐波晶体7产生二次谐波，二次谐波与腔内振荡的基频光合频通过三次谐波晶体8产生三次谐波，三次谐波通过腔内分光镜4实现输出。
[0014]所述带尾纤输出半导体激光器I采用激光二极管，所述激光二极管泵浦源输出的泵浦光波长在室温下为808nm，泵浦光经过准直聚焦系统2后聚焦到激光晶体中。准直聚焦系统中镜片两面都镀泵浦光减反膜。
[0015]所述的第一激光谐振腔镜3，一面镀泵浦光减反膜，另一面镀泵浦光减反膜、基频光全反膜。
[0016]所述的第二激光谐振腔镜5，一面镀基频光、二次谐波以及三次谐波减反膜，另一面不镀膜。[0017]所述激光晶体6为Nd:YV04，实现基频光的偏振振荡。激光晶体一面镀泵浦光、基频光减反膜，另一面镀基频光减反膜、二次谐波全反膜。
[0018]所述二次谐波晶体7采用准相位匹配方式，二次谐波晶体采用PPLN。根据不同的周期性极化反转晶体不同色散方程与非线性有效系数设计不同周期、不同长度达到二次谐波在腔内高效宽温转化。双面镀基频光与二次谐波减反膜。
[0019]所述三次谐波晶体8采用准相位匹配方式，晶体采用PPLT。根据不同的周期性极化反转晶体色散方程与非线性有效系数设计不同周期、不同长度达到三次谐波在腔内高效宽温转化。双面镀基频光、二次谐波、三次谐波减反膜。
[0020]所述分光镜4，一面镀基频光、二次谐波减反膜，另一面镀基频光、二次谐波减反膜与三次谐波全反膜。斜插角度与垂直角度成15度。
[0021]实施例2
实施例2与实施例1不同之处在于所述带尾纤输出半导体激光器I采用光纤耦合输出的激光二阵列，其输出的泵浦光波长在室温下为880nm，；所述激光晶体6为Nd = GdVO4, 二次谐波晶7体采用MgO:PPLN，三次谐波晶体8采用MgO: PPLT。
【权利要求】
1.基于周期性极化反转晶体直线腔连续紫外激光器，其特征在于:所述激光器包括带尾纤输出半导体激光器、泵浦耦合聚焦系统、第一激光谐振腔镜、激光晶体、二次谐波晶体、分光镜、三次谐波晶体、第二激光谐振腔镜以及镀在各晶体与腔镜上的各膜系，其中它们的排列顺序依次为带尾纤输出半导体激光器、泵浦耦合聚焦系统、第一激光谐振腔镜、激光晶体、二次谐波晶体、分光镜、三次谐波晶体、第二激光谐振腔镜。
2.根据权利I要求所述的基于周期性极化反转晶体直线腔连续紫外激光器，其特征在于:所述带尾纤输出半导体激光器采用带尾纤输出808nm或880nm半导体激光器 根据权利I要求所述的基于周期性极化反转晶体直线腔连续紫外激光器，其特征在于:所述激光晶体采用Nd = YVO4或者Nd = GdVO4或者Nd = YAP或者Nd: YLF。
3.根据权利I要求所述的基于周期性极化反转晶体直线腔连续紫外激光器，其特征在于:所述二次谐波晶体采用PPLN或者MgO = PPLN或者PPLT或者MgO = PPLT或者PPSLT或者MgO: SPPLT 或者 PPKTP。
4.根据权利I要求所述的基于周期性极化反转晶体直线腔连续紫外激光器，其特征在于:所述三次谐波晶体采用PPLT或者MgO = PPLT或者PPSLT或者MgO: SPPLT或者LBO。
5.根据权利I要求所述的基于周期性极化反转晶体直线腔连续紫外激光器，腔内斜插入一片分光镜实现三次谐波紫外光输出，分光镜一面镀基频光和二次谐波减反膜，另一面镀基频光、二次谐波减反膜以及三次谐波全反膜。
6.根据权利I要求所述的基于周期性极化反转晶体直线腔连续紫外激光器，其特征在于:所述第一激光谐振腔镜，一面镀泵浦光减反膜，另一面镀泵浦光减反膜、基频光全反膜。
7.根据权利I要求所述的基于周期性极化反转晶体直线腔连续紫外激光器，其特征在于:所述第二激光谐振腔镜，一面镀基频光、二次谐波以及三次谐波全反膜，另一面不镀膜。
【文档编号】H01S3/109GK103956644SQ201410206040
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】梁万国, 邹小林, 周煌, 冯新凯, 缪龙, 宋国才, 陈怀熹 申请人:中国科学院福建物质结构研究所