专利名称：基于掺钕氟化镥锂晶体的全固态455nm脉冲激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及全固态激光器，特别是一种基于掺钕氟化镥锂(以下简称为 NdiLiLuF)晶体的全固态455nm脉冲激光器
背景技术：
蓝光波长处于海水的低损耗窗口，在远海和深海中传输更具有低损耗特性，所以 455nm的蓝绿激光器已成为海洋应用及水下资源探测中的重要光源。可通过蓝绿激光信号 依靠大气、空气/海水界面和海水作为光信道实现与深水之间的通讯；蓝绿激光器还可安 装在水下载体上，实现水下探测。目前要获得455nm激光输出，大多是采用钛宝石激光器获得910nm激光输出，之后 利用倍频方法实现，但是此种方法结构较为复杂，且效率不高。利用激光二极管泵浦的掺钕 晶体实现4Fv2 — 4I972能级跃迁，从而获得910nm的激光输出，之后利用倍频效应得到455nm 蓝光是一种获得455nm蓝光输出的有效方法。由于微弱的斯塔克能级分裂和负透镜效应，NchLiLuF晶体可以作为激光晶体高效 稳定的获得910nm激光输出。2000年，M. Schmidt et al.报道了采用Nd:LiLuF晶体作为 激光晶体获得910nm的激光输出，但是当时采用了 792nm的调谐钛宝石激光器作为泵浦源， 且输出光为连续光，结构较为复杂，不适用于水下通信。
发明内容
本发明的目的在于填补上述空白，提供一种适用于水下激光通信的基于掺钕氟化 镥锂(NchLiLuF)晶体的全固态455nm脉冲激光器，该激光器具有结构紧凑、体积小、寿命 长、工作稳定的特点。本发明的技术解决方案如下—种基于掺钕氟化镥锂晶体的全固态455nm脉冲激光器，特点在于其构成包括带 尾纤输出的激光二极管，沿该激光二极管输出激光的前进方向依次设置泵浦光耦合系统、 包含有NchLiLuF晶体和电光调Q晶体的激光谐振腔和倍频晶体。所述的激光谐振腔是由一个平面镜和具有一定曲率半径的平凹镜构成的半球形 腔，在该激光谐振腔内设有水冷控温的NchLiLuF晶体和采用电光调Q方式的铌酸锂晶体。所述的带尾纤输出的激光二极管由激光二极管和尾纤构成，所述的泵浦光耦合系 统由两个焦距相同的凸透镜组成。所述的倍频晶体为三硼酸锂(LBO)晶体。所述的带尾纤输出的激光二极管输出的792nm连续激光通过泵浦光耦合系统进 入包含有NchLiLuF晶体和电光调Q晶体的激光谐振腔，获得910nm的脉冲激光输出，该 9IOnm的脉冲激光通过倍频晶体后产生455nm的脉冲激光输出。本发明具有以下优点1、采用NchLiLuF晶体作为激光晶体，体积小，结构紧凑，性能稳定，使用方便。
2、由于NchLiLuF晶体的负透镜效应，本发明的激光谐振腔由平面镜和平凹镜组 成的半球形腔结构，减小了由于热透镜效应带来的腔的不稳定性，以保证获得高稳定性的 激光输出。3、采用792nm的激光二极管直接泵浦，相比于808nm的激光二极管泵浦，Nd: LiLuF 晶体的吸收效率更高，从而保证获得高效率的激光输出。4、采用铌酸锂作为电光调Q晶体，半波电压较低，且不易潮解，适合水下通信。5、采用三硼酸锂(LBO)晶体作为倍频晶体，晶体接收角较大，倍频效率高，工作稳定。
图1为本发明基于掺钕氟化镥锂晶体的全固态455nm脉冲激光器的具体实施例的 结构示意图
具体实施例方式请参阅图1，图1为本发明基于掺钕氟化镥锂晶体的全固态455nm脉冲激光器实施 例的结构示意图。由图可见，本发明基于掺钕氟化镥锂晶体的全固态455nm脉冲激光器，其 构成包括带尾纤输出的激光二极管1，沿该激光二极管1输出激光的前进方向依次设置泵 浦光耦合系统2、包含有NchLiLuF晶体和电光调Q晶体的激光谐振腔3和倍频晶体4所述的激光谐振腔3是由一个平面镜301和一定曲率半径的平凹镜302构成的半 球形腔，在所述的激光谐振腔3内具有水冷控温的Nd: LiLuF晶体303和采用电光调Q方式 的铌酸锂晶体304。所述的带尾纤输出的激光二极管1由激光二极管101和尾纤102构成，所述的泵 浦光耦合系统2由两个焦距相同的凸透镜组成。所述的带尾纤输出的激光二极管1输出的792nm连续激光通过泵浦光耦合系统2 进入包含有Nd: LiLuF晶体和电光调Q晶体的激光谐振腔3，获得910nm的脉冲激光输出，该 9IOnm的脉冲激光通过倍频晶体4后产生455nm的脉冲激光输出。在本实施例中，所述的激光谐振腔3是由一个平面镜301和一个曲率半径为IOOmm 的平凹镜302构成的半球形腔，腔长为100mm，在所述的激光谐振腔3内使用了由水冷装置 控温的Nd: LiLuF晶体303和采用电光调Q方式的铌酸锂晶体304。采用LBO晶体作为倍频 晶体，晶体接收角较大，倍频效率高，工作稳定。下面是本发明具体实施的参数泵浦采用792nm连续运转的激光二极管，最大输出功率为50W。一块规格为 3mmX3mmX4mm的Nd:LiLuF晶体靠近后腔镜放置，其掺杂浓度为1.456 1 (P ！ cm ,激光
上能级寿命为508us，吸收系数为α = 1.3/cm。谐振腔采用的半球形腔由一个平面镜和曲 率半径为IOOmm的平凹镜组成，腔长为100mm。采用铌酸锂晶体进行电光调Q，可以获得重 复频率为100Hz，脉冲宽度为20ns，单脉冲能量为16mJ的910nm激光输出。通过LBO晶体 的腔外倍频，可以获得单脉冲能量为8mJ的455nm蓝光输出。实验表明，本发明具有结构紧 凑、体积小、寿命长、工作稳定和光束质量好的特点，本发明适合水下使用，以实现水下激光 通信和水下探测。
权利要求
一种基于掺钕氟化镥锂晶体的全固态455nm脉冲激光器，特征在于其构成包括带尾纤输出的激光二极管(1)，沿该激光二极管(1)输出激光的前进方向依次设置泵浦光耦合系统(2)、包含有Nd:LiLuF晶体和电光调Q晶体的激光谐振腔(3)和倍频晶体(4)。
2.根据权利要求1所述的全固态455nm脉冲激光器，其特征在于所述的激光谐振腔 (3)是由一个平面镜(301)和具有一定曲率半径的平凹镜(302)构成的半球形腔，在所述的 激光谐振腔⑶内设有水冷控温的NchLiLuF晶体(303)和采用电光调Q方式的铌酸锂晶 体(304)。
3.根据权利要求1所述的全固态455nm脉冲激光器，其特征在于所述的带尾纤输出的 激光二极管(1)由激光二极管(101)和尾纤(102)构成，所述的泵浦光耦合系统(2)由两 个焦距相同的凸透镜组成。
4.根据权利要求1至3任一项所述的全固态455nm脉冲激光器，其特征在于所述的倍 频晶体(4)为三硼酸锂晶体。
全文摘要
一种适用于水下激光通信的基于掺钕氟化镥锂晶体的全固态455nm脉冲激光器，特点在于其构成包括带尾纤输出的激光二极管，沿该激光二极管输出激光的前进方向依次设置泵浦光耦合系统、包含有Nd:LiLuF晶体和电光调Q晶体的激光谐振腔和倍频晶体。本发明具有结构紧凑、体积小、寿命长、工作稳定的特点。
文档编号H01S3/115GK101950917SQ201010265228
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月25日 优先权日2010年8月25日
发明者余婷, 李锐, 陈卫标 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所