专利名称：一种非线性镜自锁模激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种非线性镜自锁模器，特别涉及一种基于自倍频激光晶体的非线性 镜自锁模激光器。
背景技术：
锁模激光器由于具有脉冲宽度窄(皮秒甚至飞秒量级)、峰值功率高等特点，已经 广泛应用于强场光物理和瞬态物理过程的研究，并衍生出了高次谐波的产生、激光等离子 体、激光核聚变(或裂变)、宇宙学的模拟、激光加工、飞秒时间分辨光谱技术、飞秒化学、飞 秒生物学等一系列高科学技术，成为科学探索的有力工具。
锁模激光的产生，需要在激光腔内对其损耗进行调节，其调节方式包括主动和被 动两种。其中被动锁模激光器是利用被动调制元件的可饱和吸收特性来进行调节。非线性 镜(nonlinear mirror)进行锁模调制是一种被动锁模方式，其调制的激光器可获得的最大 功率只是受限于由激光晶体和非线性晶体的抗光损伤阈值，而该过程是一个光参量转换的 过程，属于非线性弹性碰撞，不存在光的吸收，所以该类激光器获得的功率一般高于半导体 可饱和吸收体(一般为半导体可饱和吸收镜)调制的锁模激光器。该调制过程是这样的 当激光腔内沿一方向传播的基频激光通过非线性晶体时，会通过倍频过程转换成为二次谐 波，当剩余的基频激光和二次谐波到达输出腔镜(一般镀有对基频激光部分透过率、对二 次谐波高反射率的膜)，基频激光被部分透过，产生一定损耗，二次谐波被反射回沿反方向 传播，再一次通过非线性晶体时，又通过混频转换成为基频激光。在这一过程中，基频光的 一部分先被转换成为二次谐波又经过高反射镜沿反方向传播、再次通过晶体而转换回基频 光，该部分基频光的损耗较小，未转换成为二次谐波的基频光部分由于输出镜的部分透过 率而损耗较大。在二次谐波产生过程中，基频光的功率密度越高，倍频效率就会越高，而二 次谐波被反射沿反方向再次通过非线性晶体时，转化成基频光的效率
所述的自倍频晶体沿倍频位相匹配方向加工成一长方体或圆柱体，所述的长方体 或圆柱体的两个端面为通光平面，且两个通光平面相互平行；所述的谐振腔镜由一块输入 镜，和在所述的自倍频晶体的通光平面镀对于基频光部分透过、倍频光高反射的介质膜作 为输出镜组成；或
所述的谐振腔镜由在自倍频晶体的一个通光平面镀对于泵光高透、基频光高反、 倍频光高反的介质膜作为输入镜，和一块输出镜组成；或
所述的谐振腔镜由一块输入镜和一块输出镜组成，并在该自倍频晶体的两个通光 平面镀对于基频光和倍频光高透过率的膜；
其中，泵浦方式采用端面或者侧面进行泵浦，采用端面泵浦方式为所述的泵浦源 输出光的前方顺序设置所述的输入镜、所述的自倍频晶体和所述的输出镜；
采用侧面泵浦方式为所述的泵浦源设置在所述的自倍频晶体的侧面。
在上述的技术方案中，还包括一反射镜；所述的反射镜设置在光路中自倍频晶体 未镀腔镜膜的一侧，并以2° -180°的倾角设置，所述的反射镜与入射镜、输出镜一起组成谐振腔，使得基频光谐振。
在上述的技术方案中，还包括一LD光学耦合部件和聚焦系统；所述的LD光学耦合 部件和所述的聚焦系统顺序设置在该所述的泵浦源和输入镜之间的光路上。
本发明提供一种非线性镜锁模激光器，包括泵浦源以及谐振腔镜；其特征在于 还包括一块激光自倍频晶体；
所述的自倍频晶体沿倍频位相匹配方向加工成一长方体或圆柱体，所述的长方体 或圆柱体的两个端面为通光面，且两个通光面相互平行；其中，该自倍频晶体的一个通光面 为平面，另一通光面切一斜角，斜角为0. 1-20度；所述的谐振腔镜由一块输入镜和输出镜 组成，在该自倍频晶体的两个通光平面镀对于基频光和倍频光高透过率的膜；其中，泵浦方 式采用端面或者侧面进行泵浦，采用端面泵浦方式为所述的泵浦源输出光的前方顺序设 置所述的输入镜、所述的自倍频晶体和所述的输出镜；所述的自倍频晶体切成斜角的通光 面一端靠近输出镜；
也就越高，从而形成一个对于高功率密度基频光损耗小，而对于低功率密度损耗 大的调节过程。在实际操作过程中，一般都采用两块晶体一块作为激光晶体，用以产生基 频激光，第二块是倍频晶体，用以进行二次谐波及逆过程。这给实际操作带来了很多不便， 比如在实现非线性经锁模激光输出时，激光晶体和非线性晶体的位置、角度等都需要进行 优化，使之匹配。发明内容
本发明的目的在于，针对目前非线性镜锁模激光器存在的问题，从而提供一种采 用一块自倍频晶体替代传统非线性镜锁模激光器中的激光晶体和非线性晶体，泵浦光注入 自倍频晶体中，通过自倍频晶体和输出腔镜膜对基频光的损耗进行调制，获得自锁模激光 输出的非线性镜锁模激光器。该激光器输出功率仅受限于该自倍频晶体的抗光损伤阈值， 且该非线性过程是一个光参量转换的过程，不存在热量的产生，所以能够实现高功率输出。
本发明的目的是这样实现的
本发明提供一种非线性镜自锁模激光器，包括泵浦源以及谐振腔镜；其特征在于 还包括一块激光自倍频晶体；
所述的自倍频晶体沿倍频位相匹配方向加工成一长方体或圆柱体，所述的长方体 或圆柱体的两个端面为通光平面，且两个通光平面相互平行；所述的谐振腔镜是分别做在 自倍频晶体的两个通光平面上，其中，在自倍频晶体的一个通光平面镀对于泵光高透、基频 光高反、倍频光高反的介质膜作为输入镜；另一通光平面镀对于基频光部分透过、倍频光高 反射的介质膜作为输出镜；其中，泵浦方式采用端面或者侧面进行泵浦，采用端面泵浦方式 为所述的泵浦源输出光的前方设置所述的自倍频晶体，该自倍频晶体镀有输入镜的端面 对着泵浦源输出光放置；
采用侧面泵浦方式为所述的泵浦源设置在所述的自倍频晶体的侧面。
本发明提供一种非线性镜锁模激光器，包括泵浦源以及谐振腔镜；其特征在于 还包括一块激光自倍频晶体；
采用侧面泵浦方式为所述的泵浦源设置在所述的自倍频晶体的侧面。
本发明提供一种非线性镜锁模激光器，包括泵浦源以及谐振腔镜；其特征在于还包括一块激光自倍频晶体；
所述的自倍频晶体沿倍频位相匹配方向加工成一长方体或圆柱体，所述的长方 体或圆柱体的两个端面为通光面，且两个通光面相互平行，该自倍频晶体的一个通光面为 平面，在所述的平面的通光面上镀有对于泵光高透、基频光高反、倍频光高反的膜作为输入 镜；该自倍频晶体的另一通光面切一斜角，斜角为0. 1-20度；其中，泵浦方式采用端面泵浦 或者侧面泵浦，采用端面泵浦方式为所述的泵浦源输出光的前方顺序设置所述的自倍频 晶体和一输出镜；所述的自倍频晶体切成斜角的通光面镀对于基频光和倍频光高透过率的 膜，并且该自倍频晶体切成斜角的通光面端靠近输出镜，采用侧面泵浦方式为所述的泵浦 源设置在所述的自倍频晶体的侧面；
或者在所述的自倍频晶体为平面的通光面上镀有对于对倍频光高反射、对基频 光透过率为60-99%的介质膜作为输出镜，该自倍频晶体的另一通光面切一斜角，斜角为 0. 1-20度；其中，泵浦方式采用端面泵浦或者侧面进行泵浦，采用端面泵浦方式为所述的 泵浦源输出光的前方顺序设置一输入镜、所述的自倍频晶体；所述的自倍频晶体切成斜角 的通光面镀对于基频光和倍频光高透过率的膜；采用侧面泵浦方式为所述的泵浦源设置 在所述的自倍频晶体的侧面；
在上述的技术方案中，还包括一反射镜；所述的反射镜设置在自倍频晶体切斜角 端与腔镜之间的光路上，并以2° -180°的倾角设置，所述的反射镜与自倍频晶体腔镜端、 独立的腔镜一起组成谐振腔，使得基频光谐振。
在上述的技术方案中，还包括一LD光学耦合部件和聚焦系统；所述的LD光学耦合 部件和所述的聚焦系统顺序设置在该所述的泵浦源和输入镜之间的光路上。
在上述的技术方案中，所述的自倍频晶体为掺钕硼酸钙氧钇Nd:YCa40(B03)3(以 下简写Nd:YC0B)或者硼酸钙氧钆[Nd = GdCa4O(BO3)3，简写Nd:GdCOB]，或者掺钕四硼酸铝 钇晶体(以下简称Nd: YAB)或者四硼酸铝钆晶体(简称Nd:GdAB)，或者掺镱的硼酸钙氧钇 Yb: YCa4O(BO3) 3(以下简写:Yb:YC0B)或者硼酸钙氧钆[Yb = GdCa4O(BO3) 3，简写=YbiGdCOB], 或者掺镱四硼酸铝钇晶体(以下简称％:￥々8)，或者掺镱四硼酸铝钆晶体(简称％:GdAB)， 其中NcT掺杂浓度是0. 001-0. 25at.，Yb3+掺杂浓度是0. 001-0. 50at.。
在上述的技术方案中，所述的自倍频晶体的通光方向的厚度为0. l_50mm。
在上述的技术方案中，还包括在切斜角的端面只能镀对于基频光和倍频光高透过 率的膜。
在上述的技术方案中，所述的泵浦源为半导体激光二极管(LD)或氙灯；其中， 所述的半导体激光二极管为单管结构、列阵结构或面发射结构；半导体激光二极管中心 发射波长为自倍频晶体对应的吸收波长，如Nd:YC0B晶体可以为785士5nm、795士5nm、 812±5nm、868±5nm 或 888 士 5nm。
本发明提供的非线性镜自锁模激光器，采用泵浦源发射的泵浦光注入自倍频晶体 中，通过自倍频晶体和输出腔镜膜对基频光的损耗进行调制，获得自锁模激光输出。该非线 性镜自锁模激光器具有以下优点
(1)操作简单，由于本发明的非线性镜锁模激光，其核心为使用一块自倍频晶体， 该自倍频晶体集激光与非线性过程于一身，通过对一块自倍频晶体进行优化设计和调节就 能实现自锁模激光的输出；
(2)能够实现高功率输出，本发明的非线性镜锁模激光器，其输出功率仅受限于自 倍频晶体的抗光损伤阈值，且该非线性过程是一个光参量转换的过程，不存在热量的产生， 所以能够实现高功率输出；
(3)激光输出稳定，由于本发明的非线性自锁模激光器使用单一块自倍频晶体，相 对于采用两块晶体(一块激光晶体和一块非线性晶体)的非线性非线性镜自锁模激光器， 不存在两块晶体相对位置或角度的变化而引起的锁模激光输出变化，因此更加稳定。
本发明提供的非线性镜自锁模激光器具有输出功率高、操作简单、稳定性高等特 点，可以为超快和超强激光领域提供重要的脉冲光源。
图1为本发明LD端面泵浦的非线性镜自锁模激光器的结构示意图2为本发明氙灯侧面泵浦的非线性镜自锁模激光器的结构示意图面说明如下
1-泵浦源2-LD光学耦合部件3-聚焦系统
4-输入镜5-自倍频晶体6-反射镜
7-输出镜8-前腔镜具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限 于实施例所表达的范围。
实施例1
本实施例利用一块掺钕硼酸钙氧钇NchYCa4O(BO3)3作为自倍频晶体5 ；其中，Nd3+ 离子掺杂浓度为0. Iat.。该自倍频晶体5沿倍频位相匹配方向(即θ =113°，Φ = 36.5° )加工成长方形，该长方形晶体长度为25mm，截面尺寸为5mmX 5mm，厚度为0. 1mm。 该长方形晶体的两端面是通光平面，且两通光平面互相平行。
本实施例的谐振腔镜的输入镜4和输出镜7是分别做在自倍频晶体的两个通光平 面上，两个通光平面经过光学抛光，其中，在自倍频晶体的一个通光平面镀对于泵光高透、 基频光高反、倍频光高反的介质膜(即对于808nm高透、1060nm和530高反的膜)作为输 入镜4 ；另一通光平面镀对于基频光部分透过、倍频光高反射的介质膜作为输出镜7，即对 0. 525-0. 55 μ m高反射且对1. 05-1. 1 μ m反射率为80 %的介质膜。其中，泵浦方式采用端 面或者侧面进行泵浦，采用端面泵浦方式为所述的泵浦源1输出光的前方设置该自倍频 晶体5，该自倍频晶体5作为输入镜的端面对着泵浦源1的输出光放置，参考图1。
采用侧面泵浦方式为所述的泵浦源1设置在所述的自倍频晶体5的上方，参考图 2。
本实施例的泵浦源1采用单管结构半导体激光二极管，该半导体激光二极管中心 发射波长为自倍频晶体5对应的吸收波长，即为811 士5nm。
实施例2
利用发射波长为812nm的半导体激光二极管作为泵浦源1、以Nd:YC0B自倍频晶 体5作为激光工作介质和倍频晶体，采用如图1所示的腔结构制成本发明的非线性镜自锁模激光器。
本实施例的绿光自锁模激光器包括激光二极管泵浦源l、Nd: YCOB自倍频晶体5、 LD光学耦合部件2、聚焦系统3和谐振腔镜，本实施例的谐振腔镜由一块独立的输入镜4、 反射镜6和输出镜7组成；其中，该LD光学耦合部件2和聚焦系统3顺序设置在该泵浦源 1和输入镜4之间的光路上，输入镜4和反射镜6之间设置自倍频晶体5，反射镜6反光路 前输出镜7，参考图1。本实施例的Nd:YC0B自倍频晶体5的Nd3+离子浓度为O.OOlat.， 该自倍频晶体5沿倍频相位匹配方向加工，加工角度为θ =90°，Φ =35°，切成长方 体形状，截面尺寸为5mmX 5mm，厚度为0. 1mm，长方体的两个端面为通光面，且为互相平行 的平面。自倍频晶体5的一通光面作为泵浦光入射的端面，该端面镀有对泵浦光812nm、基 频光1.05-1. 1 μ m和倍频光0.525-0. 55μπι三个波段高透过的介质膜。在自倍频晶体靠 近输出镜的端面(即自倍频晶体5的另一通光面)上镀对泵浦光812nm高反，且对基频光 1. 05-1. 1 μ m和倍频光0. 525-0. 55 μ m波段高透的介质膜，这样的膜系有利于泵浦光的充 分吸收，提高泵浦强度，提高激光效率。本实施例的谐振腔镜通过激光腔理论，计算得到，输 入镜4为平镜、反射镜5为曲率500mm的凹镜、输出镜7为平镜，其中输入镜4表面镀以对 812nm高透、对1. 05-1. 1 μ m、0. 525-0. 55 μ m高反射的介质膜，反射镜6朝向谐振腔内的曲 面且镀以对1. 05-1. 1 μ m、0. 525-0. 55 μ m高反射的介质膜，输出镜7朝向谐振腔内的面镀 以对0. 525-0. 55 μ m高反射且对1. 05-1. 1 μ m反射率为60%的介质膜，输入镜4和反射镜 6之间的距离为400-490mm，反射镜6和输出镜7之间的距离为400_490mm，反射镜6和输出 镜7的夹角约为10°。泵浦功率达到激光阈值和锁模阈值后，可直接输出非线性镜锁模激 光。
本实施例的LD光学耦合部件2采用市售的400 μ m石英光纤；聚焦系统3采用本 领域常规的聚焦系统，例如采用两块对于泵光高透的透镜组成的系统。
所述的谐振腔镜，如输出镜和出射镜，其曲率的选择以及腔镜之间的距离可以通 过激光谐振腔的设计理论进行计算获得，该理论为激光领域熟知理论，这是本领域技术人 员可以实施的。
实施例3 如实施例2所述的结构，所不同的是使用Nd3+离子掺杂浓度为0. 25at. 的Nd:YC0B自倍频晶体5，该自倍频晶体5加工成圆柱形，其加工角度为θ = 148°，Φ = 0°，晶体直径为6mm，长度为50mm。输出镜7朝向谐振腔内的面镀以对0. 525-0. 55 μ m高 反射且对1. 05-1. 1 μ m反射率为99%的介质膜。
实施例4 如实施例2所述，所不同的是自倍频晶体5选用Nd:GdC0B，Nd3+离子掺 杂浓度为O.OOlat.，加工角度为θ =90°，Φ =46°，自倍频晶体5切成圆柱状，截面尺 寸为φ4 mm，厚度为5mm，靠近输出镜的一端切0.1°斜角。
实施例5 如实施例4所述，所不同的是Nd:GdC0B的自倍频晶体的加工角度为θ =160°，Φ = 0°，Nd3+离子掺杂浓度为0. Iat.。以及在该自倍频晶体5为平面的通光面 上镀有对于对倍频光高反射、对基频光透过率为60-99%的介质膜作为输出镜，该自倍频晶 体5的另一通光面切一斜角，斜角为12度；其中，泵浦方式采用端面泵浦泵浦源1输出光 的前方顺序设置一平镜作为输入镜4、自倍频晶体5 ；该自倍频晶体5切一斜角的通光面对 着泵浦源输入光设置；自倍频晶体5切成斜角的通光面镀对于基频光和倍频光高透过率的 膜。
或者侧面泵浦方式为泵浦源1采用氙灯，泵浦源1设置在自倍频晶体5的侧面， 参考图2。
实施例6 如实施例5所述结构，所不同的是NchGdCOB的自倍频晶体5 —通光面 切一斜角，斜角为20度，斜角的通光面作为泵光输入面；的加工角度为θ =113°，Φ = 47. 5°，Nd3+离子掺杂浓度为0. 25at.。
实施例7 如实施例2所示结构，实施例是制作一用以产生波长为0. 9-1 μ m的非 线性镜自锁模激光输出。该自倍频晶体5两端面镀以对812nm、l. 05-1. 1 μ m、0. 9-1 μ m和0.45-0. 5 μ m波段高透的介质膜，输入镜4为平镜，表面镀以对812nm和1. 05-1. 1 μ m高透、 对0. 9-1 μ m和0. 45-0. 5 μ m高反射的介质膜，反射镜6为一曲率半径为500mm的凹镜，曲面 朝向谐振腔内且镀以对1. 05-1. 1 μ m高透、对0. 9-1 μ m和0. 45-0. 5 μ m高反射的介质膜， 输出镜7为一平镜，朝向谐振腔内的面镀以对1. 05-1. 1 μ m高透、对0. 45-0. 5 μ m高反射且 对0. 9-1 μ m反射率为80%的介质膜。自倍频晶体5切割方向为0. 94 μ m转换为0. 47 μ m 的I类倍频方向。加大泵浦功率，可直接输出非线性镜锁模激光；这是本专业技术人员可以 实现的。
实施例8 如实施例2所示的结构，实施例是制作一用以产生波长为1. 3-1. 4μ m 的自锁模激光输出。所不同的是，自倍频晶体5表面镀以对镀有对812nm、1.05-l. Ιμπκ1.3-1. 4 μ m和0. 65-0. 7 μ m波段高透的介质膜，输入镜4为一平镜，表面镀以对812nm和 1. 05-1. 1 μ m高透、对1. 3-1. 4 μ m和0. 65-0. 7 μ m波段高反射的介质膜，反射镜6为一曲 率半径为500mm的凹镜，曲面朝向谐振腔内且镀以对1. 05-1. 1 μ m高透、对1.3-1.4μπι 和0. 65-0. 7μπι波段高反射的介质膜，输出镜7为一平镜，朝向谐振腔内的面镀以对 1. 05-1. 1 μ m高透、对0. 65-0. 7 μ m高反射且对1. 3-1. 4 μ m反射率为60%的介质膜，晶体 切割方向为1.33μπι转换为0.67μπι的I类倍频方向。加大泵浦功率，可直接输出非线性 镜锁模激光输出。
实施例9 如实施例2所示的结构，所不同的是自倍频晶体为Nd:YAB晶体，晶体切 割方向为1. 06 μ m转换为0. 53 μ m的I类倍频方向，实现其非线性镜自锁模激光。
实施例10 如实施例1所示，所不同的是自倍频晶体为NchGdAB晶体，晶体切割方 向为1. 06 μ m转换为0. 53 μ m的I类倍频方向，实现其非线性镜自锁模激光。
实施例11 如实施例1所示，所不同的是自倍频晶体为％:YC0B，晶体两端面镀以 对880-990nm、1015-1230nm以及0. 5-0. 66 μ m高透的膜，输入镜4为一平镜，表面镀以对 880-990nm高透、对1015_1230nm和0. 5-0. 66 μ m高反射的介质膜，反射镜6为一曲率半径 为500mm的凹镜，曲面朝向谐振腔内且镀以对1015-1230nm和0. 5-0. 66 μ m高反射的膜，输 出镜7为一平镜，朝向谐振腔内的面镀以对0. 5-0. 66 μ m高反射且对1015-1230nm反射率 为80%的介质膜。晶体切割方向为1.08μπι转换为Ο.Μμπι的I类倍频方向。加大泵浦功 率，可直接输出非线性镜锁模激光。
实施例12 如图2所示，本实施例是以氙灯作为泵浦源1、采用侧面泵浦方式的非 线性镜自锁模激光器，自倍频晶体5为Nd:YC0B晶体，掺杂浓度为0.01-0. 25at,自倍频晶体 5沿Nd:YCOB的I类倍频方向切割，加工成圆柱体，截面尺寸为(p3mm，长度为20mm，圆柱体 的两端面为通光面，两通光面镀以对1. 05-1. 1 μ m和0. 525-0. 5 μ m两个波段高透过的介质 膜，前腔镜8和输出镜7都是平面镜，距离为500mm，前腔镜8的表面镀以对1. 05-1. 1 μ m和0. 525-0. 55 μ m两个波段高反射的介质膜，输出镜7的表面镀以对0. 525-0. 55 μ m高反射， 且对1. 05-1. 1 μ m波段反射率为80%的介质膜。通过加大氙灯的泵浦能量，实现非线性镜 自锁模激光输出。
应当指出的是，本领域普通技术人员能够理解上文对本发明进行的详细说明，并 可能对本发明的部分技术特征进行修改，而不脱离本发明技术方案的实质精神，这些改动 均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之中。
权利要求
1.一种非线性镜自锁模激光器，包括泵浦源以及谐振腔镜；其特征在于还包括一块 激光自倍频晶体；所述的自倍频晶体沿倍频位相匹配方向加工成一长方体或圆柱体，所述的长方体或圆 柱体的两个端面为通光平面，且两个通光平面相互平行；所述的谐振腔镜是分别做在自倍 频晶体的两个通光平面上，其中，在自倍频晶体的一个通光平面镀对于泵光高透、基频光高 反、倍频光高反的介质膜作为输入镜；另一通光平面镀对于基频光部分透过、倍频光高反射 的介质膜作为输出镜；其中，泵浦方式采用端面或者侧面进行泵浦，采用端面泵浦方式为 所述的泵浦源输出光的前方设置所述的自倍频晶体，该自倍频晶体镀有输入镜的端面对着 泵浦源输出光放置；采用侧面泵浦方式为所述的泵浦源设置在所述的自倍频晶体的侧面。
2.一种非线性镜自锁模激光器，包括泵浦源以及谐振腔镜；其特征在于还包括一块 激光自倍频晶体；所述的自倍频晶体沿倍频位相匹配方向加工成一长方体或圆柱体，所述的长方体或圆 柱体的两个端面为通光平面，且两个通光平面相互平行；所述的谐振腔镜由一块输入镜，和 在所述的自倍频晶体的通光平面镀对于基频光部分透过、倍频光高反射的介质膜作为输出 镜组成；或所述的谐振腔镜由在自倍频晶体的一个通光平面镀对于泵光高透、基频光高反、倍频 光高反的介质膜作为输入镜，和一块输出镜组成；或所述的谐振腔镜由一块输入镜和一块输出镜组成，并在该自倍频晶体的两个通光平面 镀对于基频光和倍频光高透过率的膜；其中，泵浦方式采用端面或者侧面进行泵浦，采用端面泵浦方式为所述的泵浦源输出 光的前方顺序设置所述的输入镜、所述的自倍频晶体和所述的输出镜；采用侧面泵浦方式为所述的泵浦源设置在所述的自倍频晶体的侧面。
3.根据权利要求2所述的非线性镜自锁模激光器，其特征在于，还包括一反射镜；所述 的反射镜设置在光路中自倍频晶体未镀腔镜膜的一侧，并以2° -180°的倾角设置，所述 的反射镜与入射镜、输出镜一起组成谐振腔，使得基频光谐振。
4.根据权利要求1或2所述的非线性镜自锁模激光器，其特征在于，还包括一LD光学 耦合部件和聚焦系统；所述的LD光学耦合部件和所述的聚焦系统顺序设置在该所述的泵 浦源和输入镜之间的光路上。
5.一种非线性镜自锁模激光器，包括泵浦源以及谐振腔镜；其特征在于还包括一块 激光自倍频晶体；所述的自倍频晶体沿倍频位相匹配方向加工成一长方体或圆柱体，所述的长方体或圆 柱体的两个端面为通光面；其中，该自倍频晶体的一个通光面为平面，另一通光面切一斜 角，斜角为0. 1-20度；所述的谐振腔镜由一块输入镜和输出镜组成，在该自倍频晶体的两 个通光平面镀对于基频光和倍频光高透过率的膜；其中，泵浦方式采用端面或者侧面进行 泵浦，采用端面泵浦方式为所述的泵浦源输出光的前方顺序设置所述的输入镜、所述的自 倍频晶体和所述的输出镜；所述的自倍频晶体切成斜角的通光面一端靠近输出镜；采用侧面泵浦方式为所述的泵浦源设置在所述的自倍频晶体的侧面。
6.一种非线性镜自锁模激光器，包括泵浦源以及谐振腔镜；其特征在于还包括一块激光自倍频晶体；所述的自倍频晶体沿倍频位相匹配方向加工成一长方体或圆柱体，所述的长方体或圆 柱体的两个端面为通光面，该自倍频晶体的一个通光面为平面，在所述的平面的通光面上 镀有对于泵光高透、基频光高反、倍频光高反的膜作为输入镜；该自倍频晶体的另一通光面 切一斜角，斜角为0. 1-20度；其中，泵浦方式采用端面泵浦或者侧面泵浦，采用端面泵浦方 式为所述的泵浦源输出光的前方顺序设置所述的自倍频晶体和一输出镜；所述的自倍频 晶体切成斜角的通光面镀对于基频光和倍频光高透过率的膜，并且该自倍频晶体切成斜角 的通光面端靠近输出镜，采用侧面泵浦方式为所述的泵浦源设置在所述的自倍频晶体的 侧面；或者在所述的自倍频晶体为平面的通光面上镀有对于对倍频光高反射、对基频光透过 率为60-99%的介质膜作为输出镜，该自倍频晶体的另一通光面切一斜角，斜角为0. 1-20 度；其中，泵浦方式采用端面泵浦或者侧面进行泵浦，采用端面泵浦方式为所述的泵浦源 输出光的前方顺序设置一输入镜、所述的自倍频晶体，该自倍频晶体的切一斜角的通光面 对着泵浦源输入光设置；所述的自倍频晶体切成斜角的通光面镀对于基频光和倍频光高透 过率的膜；采用侧面泵浦方式为所述的泵浦源设置在所述的自倍频晶体的侧面；还包括一反射镜；所述的反射镜设置在自倍频晶体切斜角端与腔镜之间的光路上，并 以2° -180°的倾角设置，所述的反射镜与自倍频晶体腔镜端、独立的腔镜一起组成谐振 腔，使得基频光谐振。
7.根据权利要求5或6所述的非线性镜自锁模激光器，其特征在于，还包括一LD光学 耦合部件和聚焦系统；所述的LD光学耦合部件和所述的聚焦系统顺序设置在该所述的泵 浦源和输入镜之间的光路上。
8.根据权利要求1、2、5或6所述的非线性镜自锁模激光器，其特征在于在所述的介质 膜为有利于泵浦光吸收、基频光和倍频光振荡的膜，泵浦光波长对应晶体吸收波长，基频光 波长对应晶体发射波长，可以为0. 94μπι、1. 06μπι、1. 09ymU. 33μπι或1. 08μπι ；倍频光 波长可以为0· 47 μ m、0. 53 μ m、0. 55 μ m、0. 66 μ m 或 0· 54 μ m。
9.根据权利要求1、2、5或6所述的非线性镜自锁模激光器，其特征在于，所述的自倍频 晶体为掺钕硼酸钙氧钇、硼酸钙氧钆、掺钕四硼酸铝钇晶体、四硼酸铝钆晶体、掺镱的硼酸 钙氧钇、硼酸钙氧钆、掺镱四硼酸铝钇晶体或者掺镱四硼酸铝钆晶体，其中Nd3+掺杂浓度是 0. 001-0. 25at.，Yb3+ 掺杂浓度是 0. 001-0. 50at.。
10.根据权利要求1、2、5或6所述的非线性镜自锁模激光器，其特征在于，所述的泵浦 源为半导体激光二极管或氙灯；该半导体激光二极管中心发射波长为自倍频晶体对应的吸 收波长。
全文摘要
本发明涉及一种非线性镜自锁模激光器，包括泵浦源、谐振腔镜和一块激光自倍频晶体；所述的自倍频晶体沿倍频位相匹配方向加工成一长方体或圆柱体，其两个端面为通光平面且相互平行；在自倍频晶体的一个通光平面镀对于泵光高透、基频光高反、倍频光高反的介质膜作为输入镜；另一通光平面镀对于基频光部分透过、倍频光高反射的介质膜作为输出镜；采用端面泵浦方式为所述的泵浦源输出光的前方设置自倍频晶体，该自倍频晶体镀有输入镜的端面对着泵浦源输出光放置；采用侧面泵浦方式为所述的泵浦源设置在自倍频晶体的侧面。该激光器通过单一块自倍频晶体实现基频光产生和二次谐波过程，具有操作简单、性能可靠、输出功率高以及稳定性高等特点。
文档编号H01S3/109GK102044834SQ201010548500
公开日2011年5月4日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者于浩海, 宗楠, 张怀金, 彭钦军, 李芳琴, 王正平, 王继扬, 蒋民华, 许祖彦 申请人:中国科学院理化技术研究所, 山东大学