全固态单谱线窄线宽黄光激光器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种全固态单谱线窄线宽黄光激光器，由激光二极管LD发出的泵浦光通过聚焦耦合透镜系统整形聚焦，进入激光增益介质中，激光增益介质通过受激发射，产生中心波长为1112nm或者1116nm或者1123nm的光子，产生的光子通过激光增益介质和直型谐振腔装置的反馈放大，产生高功率密度的基频光驻波，基频光子通过倍频晶体的倍频，形成556nm或者558nm或者561nm激光并由黄光输出镜输出。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种全固态激光器，具体的涉及一种全固态单谱线窄线宽黄光激 光器。 全固态单谱线窄线宽黄光激光器
【背景技术】
[0002] 已知的，561nm黄绿光在生物医学方面有着极大的用途，它是共焦显微镜、流细胞 仪及其他生物成像装置的理想光源，同时也是激光治疗复杂眼科疾病的最佳波长。此外， 在激光展示、照明、分子生物学等方面都有很广泛的应用。
[0003] 常用的黄光激光器有Kr离子激光（568nm)、染料激光（577nm)等激光器，但是这些 激光都存在着固有的缺点。Kr离子激光属于气体激光器，其体积重量都很大，而且由于效 率低导致耗电量很大；染料激光器属于液体激光器，需要经常换染料，工作麻烦，染料的毒 性对人体有害，不足以满足仪器使用要求。随着半导体激光器的研究进展和产品化逐渐成 熟，大功率半导体激光器及半导体激光泵浦的固体激光器的研究与产品开发获得了迅速的 发展。这些激光器已经成为激光器家族中一股重要的力量，且具有功率高、体积小、效率高、 光束质量好和寿命长等优点。
[0004] 目前，国内外已经有关于全固态黄光激光器的报道。但是他们采取的方式存 在着以下几点不足：一是激光光谱输出不稳定（Nd:YAG Lasers Operated at 1. lum and Intracavity Frequency-doubling, ((Journal of Optoelectronics · Laser)) , Vol. 16, 2 005, 788-792 )，在输出56 lnm激光的同时，很容易产生556nm和558nm的激光输出。二 是561nm单谱线输出的谱线宽度较宽，加剧了不同纵模间的相互耦合，导致功率稳定性较 H(All-solid-state continuous-wave yellow laser at561 nm under in-band pumping, 《Opt. Soc. Am. B》，Vol. 30, 2013, 95-98)，这使得很多方面的应用受到限制。
【发明内容】
[0005] 为克服现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、输出稳定 性好、单一谱线的窄线宽黄光全固态激光器，该激光器可获得单谱线窄线宽黄光激光输出。
[0006] 为了解决上述技术问题，实现上述目的，本实用新型的全固态单谱线窄线宽黄光 激光器通过如下技术方案实现：
[0007] -种全固态单谱线窄线宽黄光激光器，其包括一泵浦源系统，所述泵浦源系统包 括在一光路上依次安置的激光二极管LD以及一聚焦耦合透镜系统；
[0008] 其还包括一直型谐振腔装置，所述直型谐振腔装置包括在直腔内依次安置的激光 增益介质以及黄光输出镜，所述激光增益介质和黄光输出镜之间依次放置有倍频晶体以及 双折射滤波器。
[0009] 进一步的，所述的激光增益介质和倍频晶体都由制冷装置进行温度控制。
[0010] 进一步的，所述激光增益介质采用的是Nd:YAG晶体。
[0011] 优选的，所述的制冷装置是风冷装置，即将激光介质的热量通过各种方式转移到 散热片，然后通过风扇的强制冷却，由空气将热量携带走。
[0012] 本实用新型的全固态单谱线窄线宽黄光激光器的工作流程如下：
[0013] 所述激光二极管LD发出的泵浦光通过所述聚焦耦合透镜系统整形聚焦，进入所 述激光增益介质中，所述激光增益介质通过受激发射，产生中心波长为1112nm或者1116nm 或者1123nm的光子，产生的光子通过所述激光增益介质和所述直型谐振腔装置的反馈放 大，产生高功率密度的基频光驻波，基频光子通过所述的倍频晶体的倍频，形成556nm或者 558nm或者561nm激光并由所述黄光输出镜输出。
[0014] 本实用新型采用Nd:YAG晶体作为增益介质，并设计了合理的谐振腔结构参数，采 用了在腔内插入双折射滤波器的方式，通过倍频获得了稳定的窄线宽黄光单谱线激光输 出。本实用新型通过在所述的谐振腔内插入双折射滤波器的方式，选择出单一谱线的基频 光，并且压窄了基频光的线宽，提高了光光转换效率，实现了稳定的单谱线窄线宽黄光激光 输出，成功解决了现有技术中激光器的缺点。本实用新型的全固态窄线宽黄光激光器具有 更窄的线宽，更高的输出功率稳定性，并且体积小、结够简单、成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0016] 图1是本实用新型全固态窄线宽561nm激光器的结构示意图。
[0017] 图中标号说明：1.激光二极管LD，2.聚焦耦合透镜系统，3.激光增益介质，4.倍 频晶体，5.双折射滤波器，6.黄光输出镜，7.制冷装置，8.泵浦源系统，9.直型腔。
【具体实施方式】 [0018] 实施例1 :
[0019] 参见图1所示，一种全固态单谱线窄线宽黄光激光器，其包括一泵浦源系统8,所 述泵浦源系统8主要包括在一光路上依次安置的激光二极管LD1以及一聚焦耦合透镜系 统2,所述泵浦源系统8的工作模式为连续工作模式，最大连续泵浦功率为5W，输出波长为 808nm。
[0020] 其还包括一直型谐振腔装置9,所述直型谐振腔装置9包括在直型腔内依次安置 的激光增益介质3以及黄光输出镜6,所述激光增益介质3和黄光输出镜6之间放置有一倍 频晶体4,所述倍频晶体4和黄光输出镜6之间放置一双折射滤波器5。
[0021] 进一步的，激光二极管LD1、激光增益介质3和倍频晶体4有制冷装置7进行侧面 散热。激光二极管LD1固定在紫铜散热器上，激光增益介质3和倍频晶体4固定在紫铜散 热器中，散热器底部与热电制冷器（TEC)上表面连接，TEC地面与散热片连接，通过风扇的 强制制冷将热量携带走。
[0022] 优选的，激光增益介质3为Nd:YAG晶体，掺杂原子数分数为1.0%，尺寸为 3X3X3mm3。左表面镀有 1123nm 高反膜（R>99.8%)、808nm 和 1319nm 的增透膜（T>90%)。 Nd:YAG晶体的右表面镀有1123nm增透膜（T>99%)。
[0023] 优选的，倍频晶体4为三硼酸锂（LB0)晶体，尺寸为2X2X 10mm3,晶体两端均镀 有561nm和1123nm的增透膜（T>99%);匹配方式采用I类相位匹配，切割角度为Θ =90°， Φ=7·5°。
[0024] 优选的，双折射滤波器5选用石英晶体，以布儒斯特角（56° )放入谐振腔中，调节 它的调谐角为47.6°。
[0025] 优选的，黄光输出镜6的曲率半径为50mm，凹面镀有1123nm的高反膜（R>99. 9%)、 和 561、1064nm 的增透膜（T>95%)。
[0026] 优选的，直型谐振腔9的长度为20mm。
[0027] 实施例2 :
[0028] 与实施例1大体相同，不同之处如下：
[0029] (1)双折射滤波器5选用石英晶体，以布儒斯特角（56° )放入谐振腔中，调节它的 调谐角为46.6°。
[0030] (2)倍频晶体4为三硼酸锂（LB0)晶体，尺寸为2X2X 10mm3,晶体两端均镀有 558nm和1116nm的增透膜（T>99%);匹配方式采用I类相位匹配，切割角度为θ=90°， Φ=8°。
[0031] 实施例3:
[0032] 与实施例1大体相同，不同之处如下：
[0033] (1)双折射滤波器5选用石英晶体，以布儒斯特角（56° )放入谐振腔中，调节它的 调谐角为45.9°。
[0034] (2)倍频晶体4为三硼酸锂（LB0)晶体，尺寸为2Χ2Χ 10mm3,晶体两端均镀有 556nm和1112nm的增透膜（T>99%);匹配方式采用I类相位匹配，切割角度为θ=90°， Φ=8·3°。
[0035] 实施例4 :
[0036] 与实施例1大体相同，不同之处如下：
[0037] 倍频晶体4为磷酸钛氧钾（ΚΤΡ)晶体，尺寸为2 X 2 X 10mm3,晶体两端均 镀有561nm和1123nm的增透膜（T>99%);匹配方式采用二类相位匹配，切割角度为 Θ =75. 3° ，Φ=0°。
[0038] 实施例5 :
[0039] 与实施例1大体相同，不同之处如下：
[0040] 倍频晶体4为磷酸钛氧钾（ΚΤΡ)晶体，尺寸为2 X 2 X 10mm3,晶体两端均 镀有556nm和1112nm的增透膜（T>99%);匹配方式采用二类相位匹配，切割角度为 Θ =77. Γ ，Φ=0°。
[0041] 实施例6:
[0042] 与实施例1大体相同，不同之处如下：
[0043] 倍频晶体4为磷酸钛氧钾（ΚΤΡ)晶体，尺寸为2 X 2 X 10mm3,晶体两端均 镀有558nm和1116nm的增透膜（T>99%);匹配方式采用二类相位匹配，切割角度为 Θ =76. 4° ，Φ=0°。
[0044] 实施例7 :
[0045] 与实施例1大体相同，不同之处如下：
[0046] 泵浦源系统8的工作模式为连续工作模式，最大连续泵浦功率为5W，输出波长为 885nm〇
[0047] 激光增益介质3为Nd:YAG晶体，掺杂原子数分数为1. 0%，尺寸为3X3X3mm3。左 表面镀有1123nm高反膜（R>99. 8%)、946nm和1319nm的增透膜（T>90%)。Nd:YAG晶体的右 表面镀有1123nm增透膜（T>99%)。
【权利要求】
1. 一种全固态单谱线窄线宽黄光激光器，包括一泵浦源系统（8)，所述泵浦源系统（8) 包括在一路上依次安置的激光二极管LD(1)、以及一聚焦耦合透镜系统（2)，其特征在于： 还包括一直型谐振腔装置，所述直型谐振腔装置（9)包括在直型腔内依次安置的激光 增益介质（3)以及黄光输出镜（6)，所述激光增益介质（3)和黄光输出镜（6)之间放置有一 倍频晶体（4)，所述倍频晶体（4)和黄光输出镜（6)之间放置一双折射滤波器（5)。
2. 根据权利要求1所述的全固态单谱线窄线宽黄光激光器，其特征在于：所述的激光 增益介质（3)和倍频晶体（4)都由制冷装置（7)进行温度控制。
3. 根据权利要求1或2所述的全固态单谱线窄线宽黄光激光器，其特征在于：所述的 激光增益介质（3)左表面镀有1123nm高反膜、808nm和1319nm的增透膜，Nd:YAG晶体的右 表面镀有1123nm增透膜。
4. 根据权利要求2所述的全固态单谱线窄线宽黄光激光器，其特征在于：所述制冷装 置（7)为风冷装置。
5. 根据权利要求1所述的全固态单谱线窄线宽黄光激光器，其特征在于：所述泵浦源 系统（8)中的泵浦源激光二极管LD(1)为808nm泵浦源或885nm泵浦源。
6. 根据权利要求1或5所述的全固态单谱线窄线宽黄光激光器，其特征在于：所述泵 浦源系统（8)为连续工作模式。
7. 根据权利要求1所述的全固态单谱线窄线宽黄光激光器，其特征在于：所述倍频晶 体（4)为三硼酸锂（LBO)，或磷酸肽氧钾（KTP)。
8. 根据权利要求1或7所述的全固态单谱线窄线宽黄光激光器，其特征在于：所述倍 频晶体（4)两端均锻有561nm和1123nm的增透膜，或558nm和1116nm的增透膜，或556nm 和1112nm的增透膜。
9. 根据权利要求1所述的全固态单谱线窄线宽黄光激光器，其特征在于：所述双折射 滤波器（5)以布儒斯特角56°放入谐振腔中。
10. 根据权利要求1或9所述的全固态单谱线窄线宽黄光激光器，其特征在于：所述双 折射滤波器（5)的调谐角为47. 6°，或46. 6°，或45. 9°。
【文档编号】H01S3/08GK203911223SQ201420235413
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】张帆, 高兰兰, 董小龙 申请人:长春理工大学