专利名称：半导体激光泵浦单频连续和频激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种获得单频连续和频激光输出的半导体激光泵浦固体激光器，属于激光技术领域的。
背景技术：
中小功率输出的半导体激光泵浦全固态单频激光谐振腔可采用多种选频方式如短腔选频方式、F-P标准具选频方式、复合腔镜选频方式和腔内插入偏振片选频方式等。短腔选频方式要限制腔长，也就是说不仅要限制增益介质的长度，而且也要限制在腔内插入其它元件，故而功率很小且运转单一；F-P标准具选频方式的插入损耗大，同样限制激光转换效率；在复合腔镜选频方式中，复合腔镜的一个表面需镀制对应激光波长的部分反射膜，且对复合腔镜和端面腔镜的安装精度要求高，否则容易产生不稳定输出；与本发明最为接近的现有技术是腔内插入偏振片选频方式，如图1所示，该装置由泵浦源1、耦合系统2、增益介质3、偏振片4、倍频晶体5和输出镜6组成。与短腔选频方式相比这种方式对腔长没有限制，与复合腔镜选频方式相比对安装精度要求不高，与F-P标准具选频方式相比损耗小，加工费用低。而现有这种腔内插入偏振片选频方式提供的是单频倍频激光。
发明内容
本发明目的是进一步拓展腔内插入偏振片选频方式，把这种选频方式的谐振腔作为本发明的两个子谐振腔，使得两个单纵模分别在各自的谐振腔中运转，通过谐振腔的设计，使得两个单频波长相遇，在两个子谐振腔交叠区插入非线性晶体，获得单频和频激光，在这一技术构思的基础上提出一种技术方案，称之为半导体激光泵浦单频连续和频激光器。
本发明是这样实现的，如图2所示，本发明之激光器由半导体激光器7和15、光学耦合系统8和16、反射腔镜9和17、增益介质10和18、偏振片11和19、和束镜12、和频晶体13以及输出镜14组成；半导体激光器7和15为激光器的泵浦源；光学耦合系统8和16作用是把半导体激光器7和15发出的泵浦光分别耦合到增益介质10和18内，增益介质10和18是同一种增益介质或者不同种增益介质；反射腔镜9和输出镜14组成第一个子谐振腔，反射腔镜17和输出镜14及和束镜12组成第二个子谐振腔；偏振片11在第一个谐振腔内，偏振片19在第二个谐振腔内，均与光轴呈布鲁斯特角；和频晶体13放置在两个子谐振腔的公共臂交叠区内；产生的和频光由输出镜14输出到腔外。
本发明之谐振腔的工作过程是，由半导体激光器7和15发出的泵浦光通过光学耦合系统8和16入射到增益介质10和18中，激发出的荧光分别在第一和第二谐振腔内振荡，每个谐振腔内可产生多个纵模激光，除了中心模之外的多余纵模成分在通过偏振片11和19后被抑制，从而在这两个谐振腔中只有一个纵模在运转，既单频运转，两个单纵模相遇，通过和频晶体13后可以产生单频和频激光。
本发明其效果在于，在复合腔的两个子谐振腔内，由于偏振片的选频作用，在两种增益介质内分别获得两个单频基频光，通过非线性晶体和频，获得了不同于单频倍频激光的激光光源，使得在激光应用领域增加了新的单频波长选择。并且，可以通过选择不同的增益介质，得到更多波长的输出光。
图1是背景技术结构示意图。图2是本发明结构示意图。
具体实施例方式
本发明之激光器由半导体激光器7和15、光学耦合系统8和16、反射腔镜9和17、增益介质10和18、偏振片11和19、和束镜12、和频晶体13以及输出镜14组成；增益介质10和18分别选择不同的激光跃迁谱线，相对应振荡波长为λ1和λ2(λ1≠λ2)；反射腔镜9和17是一种平凹镜，凹面的膜系制备要求分别对波长λ1和λ2两个波长具有大于98％的反射率，同时要求反射腔镜9和17的双面对半导体激光器7和15发出的泵浦波长均具有大于97％透过率；和束镜12也是一种平面镜，它的一个面在θ≤15°的激光入射角方向上制备对波长λ2具有大于99％的反射率，同时双面制备对波长λ1具有大于99％的透过率的多层介质膜；和频晶体13按与波长λ2和λ1和频II类的位相匹配的方向切割，使波长λ2和波长λ1在和频晶体13中共线传播时满足位相匹配关系n3/λ3＝n2/λ2+n1/λ1，其中n3、n2和n1分别是波长λ3、λ2和λ1在和频晶体13中传播时的折射率；输出镜14是一种平面镜，其膜系制备要求靠近和频晶体13的一面对波长λ1和λ2具有大于98％反射率，双面对和频光波长λ3具有大于95％的透过率，其中波长λ1、λ2和λ3满足关系1/λ3＝1/λ2+1/λ1。
下面进一步说明本发明，半导体激光器7和15均采用808nm波长输出的半导体激光器；光学耦合系统8和16均采用自聚焦透镜；增益介质10和18分别为Nd:YVO4和Nd:YAG晶体，其激光跃迁波长分别选择1064nm和1319nm，增益介质10的两个通光面分别制备对1064nm的增透膜，透过率为99.8％，增益介质18的两个通光面分别制备对1319nm的增透膜，透过率为99.9％，；反射腔镜9和17的凹面分别制备对波长1064nm和1319nm的反射率均为99.5％，且反射腔镜9和17的双面制备波长808nm的透过率为97％的多层介质膜；偏振片11和19均由K9玻璃制成，与光轴呈布鲁斯特角；和束镜12靠近和频晶体13的一个面在θ＝15°的激光入射角方向上制备对波长1319nm具有为99.5％的反射率，同时双面对波长1064nm的透过率为99.5％的多层介质膜；和频晶体13为KTP，其中KTP按与波长1319nm和波长1064nm和频的II类位相匹配方向切割，该晶体的两个通光面都制备对1319nm、1064nm和589nm的三波长增透膜，透过率为99.5％；输出镜14靠近和频晶体13的一面制备对波长1319nm的反射率为99.5％，对波长1064nm的反射率为95％，同时双面对589nm的透过率均为98％的多层介质膜。当半导体激光器7和15工作时，随着泵浦功率的增加，在包含Nd:YVO4和Nd:YAG的第一和第二谐振腔内分别产生1064nm和1319nm的两个波长的基频光，分别在两子谐振腔内振荡，分别通过偏振片11和19的作用在两个谐振腔中产生单频的1064nm和1319nm基频波，两个单频激光经过KTP晶体后，产生589nm的单频橙黄激光，由输出镜14输出到腔外。
增益介质10和18均为Nd:YVO4晶体，产生1064nm和1342nm的两个波长的基频光，所得到的和频光波长为593.5nm。
权利要求
1.一种半导体激光泵浦单频连续和频激光器，其特征在于，由半导体激光器(7和15)、光学耦合系统(8和16)、反射腔镜(9和17)、增益介质(10和18)、偏振片(11和19)、和束镜(12)、和频晶体(13)以及输出镜(14)组成；半导体激光器(7和15)为激光器的泵浦源；光学耦合系统(8和16)作用是把半导体激光器(7和15)发出的泵浦光分别耦合到增益介质(10和18)内，增益介质(10和18)是同一种增益介质或者不同种增益介质；反射腔镜(9)和输出镜(14)组成第一个子谐振腔，反射腔镜(17)和输出镜(14)及和束镜(12)组成第二个子谐振腔；偏振片(11)在第一个谐振腔内，偏振片(19)在第二个谐振腔内，均与光轴呈布鲁斯特角；和频晶体(13)放置在两个子谐振腔的公共臂交叠区内；产生的和频光由输出镜(14)输出到腔外。
2.根据权利要求1所述的和频激光器，其特征在于，反射腔镜(9和17)是一种平凹镜，凹面的膜系制备要求分别对波长λ1和λ2两个波长具有大于98％的反射率，同时要求反射腔镜9和17的双面对半导体激光器7和15发出的泵浦波长均具有大于97％透过率。
3.根据权利要求1所述的和频激光器，其特征在于，和束镜(12)是一种平面镜，它的一个面在小于等于15°的激光入射角的方向上制备对波长λ2具有大于99％的反射率，同时双面制备对波长λ1具有大于99％的透过率的多层介质膜。
4.根据权利要求1所述的和频激光器，其特征在于，和频晶体(13)按与波长λ2和λ1和频II类的位相匹配的方向切割，使波长λ2和波长λ1在和频晶体(13)中共线传播时满足位相匹配关系n3/λ3＝n2/λ2+n1/λ1，其中n3、n2和n1分别是波长λ3、λ2和λ1在和频晶体(13)中传播时的折射率。
5.根据权利要求1所述的和频激光器，其特征在于，输出镜(14)是一种平面镜，其膜系制备要求靠近和频晶体(13)的一面对波长λ1和λ2具有大于98％反射率，双面对和频光波长λ3具有大于95％的透过率，其中波长λ1、λ2和λ3满足关系1/λ3＝1/λ2+1/λ1。
全文摘要
半导体激光泵浦单频连续和频激光器属于激光技术领域。本发明目的是进一步拓展腔内插入偏振片选频方式，把这种选频方式的谐振腔作为本发明的两个子谐振腔，使得两个单纵漠分别在各自的谐振腔中运转，通过谐振腔的设计，使得两个单频波长相遇，在两个子谐振腔交叠区插入非线性晶体，获得了不同于单频倍频激光的单频和频激光光源，使得在激光应用领域增加了新的单频波长选择。并且，可以通过选择不同的增益介质，得到更多波长的输出光。
文档编号H01S3/0941GK1870365SQ20061009865
公开日2006年11月29日 申请日期2006年7月11日 优先权日2006年7月11日
发明者吕彦飞, 张喜和, 姚治海, 卢俊, 李昌立 申请人:长春理工大学