一种基于方解石型正硼酸盐晶体的全固态拉曼激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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栗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。
[0003]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。
[0004]目前商用的拉曼晶体主要有Li103、Ba (N03) 2、BaW04、KGd (W04)、KY (W04) 2及 YVO 4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-lOOOcm1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)对栗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[X03] (X = N, C和I)及[Y04] (Y = V，W及Mo)类分子基团的晶体上。B03S团也与C03、N03S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】
[0005]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。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的方案是:
[0007]一种基于方解石型正硼酸盐晶体的全固态拉曼激光器，包括栗浦源、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:RB03，其中R = V，In，Fe，Lu 或 Sc。
[0008]所述RB03拉曼晶体按照光学Z轴加工。
[0009]所述1?03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RB03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。
[0010]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。
[0011]所述栗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，所述栗浦源的栗浦方式是端面栗浦或侧面栗浦。
[0012]所述外腔式拉曼频移激光器为腔外单次通过式拉曼激光器、腔外双次通过式拉曼激光器或腔外多次通过式拉曼激光器；其中:
[0013]腔外单次通过式拉曼激光器依次由脉冲激光器和拉曼晶体构成；
[0014]腔外双次通过拉曼激光器依次由脉冲激光器、拉曼晶体和反射镜构成；
[0015]腔外多次通过拉曼激光器依次由脉冲激光器、输入镜、拉曼晶体和输出镜组成。
[0016]所述内腔式拉曼频移激光器为内腔式连续拉曼激光器、内腔式连续拉曼倍频激光器、内腔式脉冲拉曼激光器、内腔式脉冲拉曼倍频激光器；其中，
[0017]内腔式连续拉曼激光器依次由栗浦源、光学耦合系统、输入镜、激光晶体、拉曼晶体和平面输出镜构成；
[0018]内腔式连续拉曼倍频激光器依次由栗浦源、光学耦合系统、输入镜、激光晶体、拉曼晶体、倍频晶体和输出镜构成；
[0019]内腔式脉冲拉曼激光器依次由栗浦源、光学耦合系统、输入镜、激光晶体、声光调Q开关、拉曼晶体和输出镜构成；
[0020]内腔式脉冲拉曼倍频激光器依次由栗浦源、光学耦合系统、输入镜、激光晶体、声光调Q开关、拉曼晶体、倍频晶体和输出镜组成。
[0021]本发明的有益效果是:该方解石结构正硼酸盐拉曼晶体具有生长成本低、物理机械性能稳定、拉曼增益系数高、不潮解等优势，该类激光器具有输出稳定、结构简单、环境适应性强等优势，使得基于方解石结构的拉曼激光器具有产业化广泛应用的前景。
【附图说明】
[0022]附图1为基于方解石型正硼酸盐拉曼晶体的腔外单次通过式拉曼激光器结构图；
[0023]附图2为基于方解石型正硼酸盐拉曼晶体的腔外双次通过式拉曼激光器结构图；
[0024]附图3为基于方解石型正硼酸盐拉曼晶体的腔外多次通过式拉曼激光器结构图；
[0025]附图4为基于方解石型正硼酸盐拉曼晶体的内腔式连续拉曼激光器结构图；
[0026]附图5为基于方解石型正硼酸盐拉曼晶体的内腔式连续拉曼倍频激光器结构图；
[0027]附图6为基于方解石型正硼酸盐拉曼晶体的内腔式脉冲拉曼激光器结构图；
[0028]附图7为基于方解石型正硼酸盐拉曼晶体的内腔式脉冲拉曼倍频激光器结构图；
[0029]附图8为基于方解石型正硼酸盐拉曼晶体的腔外单次通过式拉曼激光光谱。其中，1为栗浦源、2为汇聚透镜、3为拉曼晶体；4为反射镜；5为输入镜；6为平面输出镜；7为LD栗浦源；8为激光晶体；9为倍频晶体；10为调Q晶体；S1为一阶斯托克斯光，S2为二阶斯托克斯光。
【具体实施方式】
[0030]为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0031]实施例1:ΙηΒ03晶体的腔外单次通过式拉曼激光器
[0032]图1给出了该激光器的结构图，该激光器由脉冲激光器1、汇聚透镜2和拉曼晶体3组成。脉冲激光器1输出脉宽30ps、重复频率10Hz、单脉冲约为5mJ、波长为532nm的皮秒激光。栗浦光经过缩束准直后通过ΙηΒ03拉曼晶体产生受激拉曼光。图8是该激光器的输出拉曼激光光谱图，从图中明显可以看到560nm的一阶拉曼激光和591nm的二阶拉曼激光输出。
[0033]所述拉曼晶体2是ΙηΒ03晶体，晶体长度为25mm，其双面抛光未镀膜。
[0034]实施例2山沾03晶体的腔外双次通过式拉曼激光器。
[0035]图2给出了该激光器的结构图，该激光器由脉冲激光器1，拉曼晶体3和反射镜4沿光路依次排列。脉冲激光器1输出波长为532nm、脉宽30ps、重复频率10Hz的激光。栗浦光经缩束准直后通过拉曼晶体3，经反射镜4反射后再次通过拉曼晶体3。通过加大栗浦光的功率可实现波长为558nm的一阶拉曼激光输出。
[0036]所述拉曼晶体3是LuB03晶体，其双面抛光并镀以对532和558nm高透过的介质膜。所述反射镜4镀以对入射光532nm高透、对一阶拉曼激光558nm高反的介质膜。
[0037]实施例3:ScB0#aB体的腔外多次通过式拉曼激光器。
[0038]图3给出了该激光器的结构图，该激光器由脉冲激光器1、输入镜5，拉曼晶体3和输出镜6沿光路依次排列组成。栗浦光经缩束准直后通过输入镜5入射到拉曼晶体3，经经输出镜6、输入镜5反射后多通过拉曼晶体3。通过加大栗浦光的功率可实现波长为558nm的一阶拉曼激光输出。
[0039]所述脉冲激光器1输出波长为532nm、脉宽30ps、重复频率为10Hz的脉冲激光。输入镜5内侧镀以对基频和拉曼光(558nm)高反的介质膜，输出镜6为平面镜，两面镀以对基频光高反、对拉曼光(558nm)高透的介质膜。所述的输入镜5凹面曲率半径为200nm。
[0040]所述拉曼晶体3为ScBO;体，其双面抛光未镀膜。
[0041 ] 实施例4:VB03晶体的内腔式连续拉曼激光器。
[0042]图4给出了该激光器的结构图，该激光器由栗浦源7、输入镜5