基于共腔双拉曼介质以及激光和频的589nm激光器的制作方法

本发明属于固体激光技术领域，具体是一种基于共腔双拉曼介质以及激光和频的589nm激光器。

背景技术：

钠信标激光器用来激发海拔80～100km高度处的大气电离层中的钠原子，引起钠原子共振产生后向散射荧光，从而产生高亮度的钠导引星。通过这种方式，在那些看不见自然星的天空位置，可以用人造的星星代替自然形体。激光导引星可以作为自适应光学的参考指标，由此来获得信标光通过大气产生的波前畸变信息，再利用自适应光学技术校正大气扰动，可以极大地提高光学望远镜的分辨率，达到近衍射极限，这对天文观测与空间目标探测具有重要意义。

目前已经发展的获得589nm钠信标激光源的主要类型有染料激光器、固体激光器和频以及光纤拉曼放大倍频。染料激光器是最早提出和发展的获得钠黄光的方式，但是染料激光器系统复杂庞大，造成运输困难，同时也存在着稳定性差和不安全的问题。所以，染料激光器逐渐的被结构紧凑，光谱覆盖范围广的新型固体激光器代替。拉曼光纤激光器也是一种快速发展的获得589nm激光的有效方法，通过光纤激光器的拉曼频移技术获得1178nm基频光输出，然后通过倍频技术获得钠黄光。但是光纤激光器的口径较小，其输出功率以及能量受到限制，在高峰值功率输出下，容易产生受激布里渊散射散射和自聚焦等非线性效应，光纤激光器的应用受到了很大的限制。目前比较常见的一种获得高功率高能量的589nm激光源是基于全固体激光增益介质，将所获得的1064nm和1319nm激光和频获得，目前已经成功获得33W的钠黄光输出(Chinese Physics B,2014,23(9):094208)，并开展了外场实验。

除了以上所述的三种技术方案，还有一种有效获得589nm激光的是通过拉曼频移技术，可以通过拉曼晶体将1064nm激光频移到1178nm,然后通过激光倍频晶体获得589nm；或直接将黄绿光拉曼频移到589nm激光。文献中已经报道将1064nm激光通过CaWO4晶体的拉曼频移后获得1178nm激光(Optics Letters,2015,40(4):530-533)，然后再通过倍频获得589nm激光，但是CaWO4晶体的体积相对较小，不容易获得高功率和高能量的589nm激光输出，从而限制了589nm激光的应用。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术输出钠黄光技术存在的结构复杂，成本较高的问题，提出了一种基于共腔双拉曼介质以及激光和频的589nm激光器。

本发明通过如下技术方案实现：

一种基于共腔双拉曼介质以及激光和频的589nm激光器，其特点在于，包括1064nm激光源，沿该1064nm激光源的激光输出方向依次是二分之一玻片、法拉第隔离器、拉曼激光器的前腔镜、钨酸钆钾晶体(化学式：KGa(WO4)2，以下简称为KGW晶体)、硝酸钡晶体(化学式：Ba(NO3)2，以下简称为：BN晶体)、拉曼激光器的后腔镜、第一滤波镜片、反射镜、非线性晶体和第二滤波镜片，所述的拉曼激光器的前腔镜上镀有1064nm增透膜、1159nm高反膜和1197.8nm高反膜，所述的KGW晶体两端镀有1064nm增透膜、1159nm增透膜和1197.8nm增透膜，所述的BN晶体两端镀有1064nm增透膜和1197.8nm增透膜，所述的拉曼激光器的后腔镜上镀有1064nm增透膜、1159nm半透半反膜和1197.8nm半透半反膜，所述的第一滤波镜片镀有1064nm高透、1159nm高反膜和1197.8nm高反膜，所述的反射镜上镀有1159nm高反膜和1197.8nm高反膜，所述的第二滤波片上镀有为589nm高反膜、1159nm高透膜和1197.8nm高透膜。

所述的1064nm激光源为连续激光器、准连续激光器或脉冲激光器。

所述的KGW晶体的长度为50～80mm。

所述的BN晶体的长度为50～80mm。

所述的非线性晶体为KTP、BBO、LBO或KDP晶体。

所述的1159nm激光与1197.8nm激光在所述的非线性晶体中的和频过程为Ⅰ类相位匹配。

所述的1064nm激光源的输出光经所述的二分之一玻片和法拉第隔离器后进入所述的拉曼激光器谐振腔，依次通过拉曼激光器腔镜、KGW晶体和BN晶体。1064nm激光经所述的KGW晶体拉曼频移后得到波长为1159nm激光，1064nm激光经所述的BN晶体拉曼频移后得到波长为1197.8nm激光。所述的拉曼激光器输出镜上镀有1064nm增透膜、1159nm半透半反膜和1197.8nm半透半反膜，剩余的1064nm激光、1159nm激光与1197.8nm激光经拉曼激光器输出镜输出后，射入所述的第一滤波镜片。所述的滤波镜片上镀有1064nm高透、1159nm高反膜和1197.8nm高反膜，所述的1064nm激光经第一滤波镜片透射，形成1064nm透射光，所述的1159nm激光与所述的1197.8nm激光经第一滤波镜片反射后，因为在所述的反射镜上镀有1159nm高反膜和1197.8nm高反膜，所以同时经所述的反射镜反射进入到所述的非线性晶体，在该非线性晶体中和频获得589nm激光。所述的滤波片上镀有为589nm高反膜、1159nm高透膜和1197.8nm高透膜，在所述的第二滤波镜片滤除多余的1159nm激光与1197.8nm激光，并反射输出589nm激光。

与现在的技术相比，本发明具有的优势是：

1)本发明采用的是混合拉曼介质共腔的结构，同时输出1159nm和1197.8nm激光，因此不需要额外的延时同步控制装置，便于产品的集成化。

2)本发明采用的KGW晶体以及BN晶体尺寸较大，KGW晶体的抗损伤阈值高，可以达10GW/cm²能够满足高能量以及高功率589nm激光输出的要求。

3)本发明采用的合适的1064nm激光源，可相应获得连续的、准连续的和脉冲的589nm激光输出。

4)本发明采用的1064nm激光源容易获得，并且输出功率和输出能量较高，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明基于共腔双拉曼介质以及激光和频的589nm激光器的结构示意图

图2为本发明获得的589nm光谱

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1，图1为本发明基于共腔双拉曼介质以及激光和频的589nm激光器的结构示意图，如图所示，本发明基于共腔双拉曼介质以及激光和频的589nm激光器，包括1064nm激光泵浦源1，二分之一玻片2，法拉第隔离器3，拉曼激光器腔镜4，拉曼激光器输出镜(7)，KGW晶体5、(BN)晶体6、第一滤波镜片8、反射镜12、KDP晶体13以及第二滤波镜片15。所述的1064nm激光源1发射的激光经过所述的二分之一玻片2和所述的法拉第隔离器3，经过所述的拉曼激光器的前腔镜4进入到拉曼激光器谐振腔内，1064nm激光经过所述的KGW晶体5拉曼频移后可以得到波长为1159nm激光10；1064nm泵浦激光进入到所述的BN晶体6，经拉曼频移后可以获得波长为1197.8nm激光11。拉曼激光器的前腔镜4镀有对1064nm高透膜、1159nm高反膜和1197.8nm高反膜，拉曼激光器的后输腔镜7镀有对1064nm的高透膜、1159nm激光10透过率为70％的介质膜以及1197.8nm 11透过率为70％的介质膜，因此1159nm激光10与1197.8nm激光11在腔内完成多次往返。剩余的1064nm激光、1159nm激光10与1197.8nm激光11经拉曼激光器输出镜7输出后，射入所述的第一滤波镜片8，所述的1064nm激光经第一滤波镜片8透射，形成1064nm透射光9，所述的1159nm激光10与所述的1197.8nm激光11经第一滤波镜片8和所述的反射镜12反射后，进入到KDP晶体13。所述的KDP晶体13的切割角θ为42.5°，满足Ⅰ类相位匹配条件，在该KDP晶体13中和频获得589nm激光14后经所述的第二滤波镜片15滤除多余的1159nm激光与1197.8nm激光，并反射输出589nm激光14，所得的光谱如图2中所示。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。