镜M4、分光镜M5,激光增益介质、调Q器件、拉曼晶体的外部均设 有溫度控制系统。激光增益介质、调Q器件、拉曼晶体均置于溫度控制系统中保持上述晶体 W及器件溫度恒定W便减少激光腔内晶体热效应;腔镜Ml和腔镜M3构成基频光谐振腔，在 基频光谐振腔内振荡生成基频光，腔镜Ml与腔镜M4构成拉曼光谐振腔，拉曼光谐振腔内振 荡生成拉曼光，W此形成直腔全固态激光器结构，腔镜M3也起到隔离基频光的作用，防止基 频光打到标准具上损坏标准具。累浦源为连续累浦源，腔镜Ml为平凹镜，M2为平平镜，激光 增益介质为Nd: YV04，Nd: YV04的长度为0.5mm，渗杂浓度为1 % ;拉曼晶体为CaW〇4，CaW〇4的长 度为100mm;第一 FP标准具厚度为0.1mm，第二FP标准具厚度为50mm。
[0化4] 实施例2:
[0055] 一种单频固体拉曼激光器，其结构如实施例1所述，区别在于，还包括腔镜M2,腔镜 M2位于激光增益介质和拉曼晶体之间，如图2所示。增加腔镜M2,使腔镜Ml与腔镜M3构成基 频光谐振腔，腔镜M2与腔镜M4构成拉曼光谐振腔，W此形成禪合腔全固态激光器结构，缩短 了拉曼光谐振腔的腔长，增加了拉曼光谐振腔内的光功率密度，减少拉曼腔的损耗，更容易 实现拉曼转换。
[0056] 本实施例的激光器结构如图2所示，沿累浦光的传播方向设置是禪合透镜组、腔镜 Ml、激光增益介质、调Q器件、腔镜M2、拉曼晶体、腔镜M3、第一FP标准具、第二FP标准具、腔镜 M4、分光镜M5。腔镜Ml与腔镜M3构成基频光谐振腔，腔镜M2与腔镜M4构成拉曼光谐振腔，W 此形成禪合腔全固态激光器结构。
[0057] 激光增益介质、调Q器件的两个通光端面上均锻有对累浦光、基频光和拉曼光光透 过率大于99%的增透膜;拉曼晶体的两个通光端面均锻有对基频光和拉曼光光透过率大于 99%的增透膜。
[005引累浦源工作波长为808nm，最大输出功率为60W，累浦方式为准连续累浦，准连续累 浦为2ms/20ms累浦，即：累浦间隔为20ms (50Hz)，每次持续时间2ms。禪合透镜组由两个透镜 组成，1:1禪合输出，光纤数值孔径为0.22，聚焦到Nd:GGG晶体上的光斑直径为600WI1。
[0化9] 激光增益介质4为Nd:GGG，尺寸为3X3X10mm3,长度为10mm，Nd 3+的渗杂浓度为 1%。
[0060] 拉曼晶体为BaW〇4,尺寸为5 X 5 X 42.5mm3，长度为42.5mm。
[0061] 调Q器件为石英玻璃。
[0062] 第一 FP标准具厚度为1.5mm，1178皿拉曼光50 %透过率;第二FP标准具厚度为8mm， 1178nm拉曼光50 %透过率。
[0063] 腔镜Ml锻有对累浦光(波长808nm)透过率大于99%而对基频光（波长1062nm)、拉 曼光(波长1178nm)反射率大于99%的介质膜;腔镜Ml为平平镜。
[0064] 腔镜M2锻有对基频光透过率大于99 %而对拉曼光反射率大于99 %的介质膜;腔镜 M2为平凹镜。使用腔镜M2的目的主要是为了减少拉曼光谐振腔的损耗，更容易实现拉曼转 换。
[0065] 腔镜M3锻有对基频光反射率大于99%而对拉曼光透过率大于99%的介质膜，增强 拉曼腔内基频光功率密度W便更容易实现拉曼转换。
[0066] 腔镜M4锻有对基频光透过率大于99%而对拉曼光透过率为14%的介质膜。
[0067] 分光镜M5用于分离基频光和拉曼光并锻有对基频光反射率大于99%而对拉曼光 透过率大于99%的介质膜。
[0068] 由图3可知加入标准具实现稳定的单频拉曼光输出后在累浦功率为2.139W时可得 到最大平均输出功率24mW，光--光转换效率为1.1%。由于拉曼激光效率本身较低，而且 还是单频，本实施例所述的单频固体拉曼激光器的输出拉曼光已较为高效。
[0069] 由图4可知加入标准具后测量的纵模数只有一个可见实现了单频拉曼光输出。通 过对其他拉曼晶体测试，利用本发明的技术方案均能实现单频拉曼光输出。
[0070] 由图5可知实现稳定的单频拉曼光输出后的激光脉冲图，脉宽为6.化S，最大峰值 功率为1.93kW。本发明不仅可W适用于多种拉曼晶体，输出的单频拉曼光也十分平稳，稳定 性高。
[0071] 实施例3:
[0072] -种单频固体拉曼激光器，其结构如实施例2所示，区别在于，第一 FP标准具厚度 为1.5mm，第二FP标准具厚度为15mm;激光增益介质为陶瓷Nd: YAG，Nd: YAG的长度为50mm，渗 杂浓度为10%;拉曼晶体为金刚石，金刚石的长度0.5mm;腔镜Ml为平凸镜，腔镜M2为平凸 镜。
[0073] 实施例4:
[0074] -种单频固体拉曼激光器，其结构如实施例2所示，区别在于，激光增益介质为化： YV04,孔:YV04的长度为20mm，渗杂浓度为1%;拉曼晶体为Ba(N〇3)2，Ba(N〇3)2长度为20mm;第 一 FP标准具厚度为1.5mm，第二FP标准具厚度为15mm。
[0075] 实施例5:
[0076] -种单频固体拉曼激光器，其结构如实施例2所示，区别在于，激光增益介质为化： YAG，Yb: YAG的长度为40mm，渗杂浓度为7 % ;拉曼晶体为BaTeM〇2〇9，BaTeM〇2〇9长度为30mm; 第一 FP标准具厚度为1mm，第二FP标准具厚度为10mm。
[0077] 实施例6:
[0078] 一种单频固体拉曼激光器，其结构如实施例2所示，区别在于，拉曼晶体为KTP，KTP 长度为60mm。
[0079] 实施例7:
[0080] -种单频固体拉曼激光器，其结构如实施例2所示，区别在于，拉曼晶体为KTA，KTA 长度为70mm。
[0081 ] 实施例8:
[0082] -种单频固体拉曼激光器，其结构如实施例7所示，区别在于，拉曼晶体为SrW〇4。
[0083] 实施例9:
[0084] -种单频固体拉曼激光器，其结构如实施例7所示，区别在于，拉曼晶体为CaMo〇4。
【主权项】
1. 一种单频固体拉曼激光器，其特征在于，包括栗浦源、耦合透镜组、激光增益介质、拉 曼晶体、腔镜M1、腔镜M3、腔镜M4、分光镜M5和温度控制系统，栗浦源输出栗浦光，沿所述栗 浦光的传播方向设置耦合透镜组、腔镜M1、激光增益介质、拉曼晶体、腔镜M3、第一 FP标准 具、第二FP标准具、腔镜M4、分光镜M5，腔镜Ml和腔镜M3构成基频光谐振腔，腔镜Ml与腔镜M4 构成拉曼光谐振腔，激光增益介质、拉曼晶体的外部设有温度控制系统;优选的，所述的拉 曼晶体的两个通光端面均镀有对基频光和拉曼光光透过率大于99%的增透膜。2. 根据权利要求1所述的单频固体拉曼激光器，其特征在于，所述单频固体拉曼激光器 还包括腔镜M2,腔镜M2位于激光增益介质和拉曼晶体之间，腔镜M2与腔镜M4构成拉曼光谐 振腔。3. 根据权利要求2所述的单频固体拉曼激光器，其特征在于，所述单频固体拉曼激光器 还包括调Q器件，调Q器件位于激光增益介质和腔镜M2之间，调Q器件外部设有温度控制系 统，调Q器件为主动调Q器件或被动调Q器件。4. 根据权利要求3所述的单频固体拉曼激光器，其特征在于，所述的激光增益介质、调Q 器件的两个通光端面上均镀有对栗浦光、基频光和拉曼光光透过率大于99%的增透膜。5. 根据权利要求2所述的单频固体拉曼激光器，其特征在于，所述的腔镜Ml镀有对栗浦 光透过率大于99%、对基频光和拉曼光反射率均大于99%的介质膜;所述的腔镜M2镀有对 基频光透过率大于99 %而对拉曼光反射率大于99 %的介质膜;所述的腔镜M3镀有对基频光 反射率大于99 %而对拉曼光透过率大于99 %的介质膜;所述的腔镜M4镀有对基频光透过率 大于99 %而对拉曼光透过率为1 % -99 %之间的介质膜;所述的分光镜M5镀有对基频光反射 率大于99 %而对拉曼光透过率大于99 %的介质膜。6. 根据权利要求2所述的单频固体拉曼激光器，其特征在于，所述的腔镜Ml为平平镜或 平凹镜或平凸镜;所述的腔镜M2为平平镜或平凹镜或平凸镜。7. 根据权利要求1所述的单频固体拉曼激光器，其特征在于，所述的激光增益介质是掺 Nd3+的晶体、玻璃、陶瓷的任意一种，或是掺Yb的晶体、陶瓷、玻璃的任意一种;激光增益介质 的长度为〇.5mm-50mm，掺杂浓度为1%-10%。8. 根据权利要求1所述的单频固体拉曼激光器，其特征在于，所述的拉曼晶体为钨酸 盐、硝酸盐、钼酸盐、KTP、KTA、金刚石的任意一种，拉曼晶体的长度为0.5mm-100mm。9. 根据权利要求1所述的单频固体拉曼激光器，其特征在于，所述的第一FP标准具、第 二FP标准具均为拉曼光部分透过，透过率为1%-99%，厚度为0. lmm-50mm。10. 根据权利要求1所述的单频固体拉曼激光器，其特征在于，所述栗浦源为准连续栗 浦源或连续栗浦源。
【专利摘要】本发明涉及一种单频固体拉曼激光器，属于激光器的技术领域，装置包括泵浦源、耦合透镜组、激光增益介质、拉曼晶体、腔镜M1、腔镜M3、腔镜M4、分光镜M5和温度控制系统，泵浦源输出泵浦光，沿所述泵浦光的传播方向设置耦合透镜组、腔镜M1、激光增益介质、拉曼晶体、腔镜M3、第一FP标准具、第二FP标准具、腔镜M4、分光镜M5，激光增益介质、拉曼晶体的外部设有温度控制系统，能够实现稳定的高峰值功率的单频拉曼激光输出，可用于钠导星、非线性转换、太赫兹产生，激光医疗等领域，具有适用度广，结构紧凑，稳定性好，操作简单，成本低，有利于产业化生产等特点。
【IPC分类】H01S3/30, H01S3/102, H01S3/105
【公开号】CN105552709
【申请号】CN201610125285
【发明人】刘兆军, 门少杰, 张行愚, 丛振华, 刘杨, 饶瀚
【申请人】山东大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年3月4日