一种单频固体拉曼激光器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种单频固体拉曼激光器，属于激光器的技术领域。
【背景技术】
[0002] 单频激光器由于其相干长度长、谱线宽度窄、噪声小等优点，在激光雷达、激光测 距、激光医疗、光谱学和非线性光学频率变换等领域中具有广泛地应用。目前在固态单频激 光器的研究中，一般采用扭转模谐振腔、短谐振腔、谐振腔中插入标准具或双折射滤波片等 方法使激光器W单纵模方式运转。
[0003] 拉曼激光器是基于受激拉曼散射原理的激光器，通过它我们能够得到很多固体激 光器不能直接发射的特殊波长。当前阶段很多常规拉曼激光器实现的拉曼激光输出光谱一 般比较宽[如H. N. Zhang, X. H.畑en , Q. P. Wang ,X. Y. Zhang, J.畑ang, L. Gao ,H. B.化en, Z. H. Cong, Z. J 丄IUiXJJao and P 丄i, Opt 丄 etter. 39(9) ,2014]不能满足在遥感、激光雷 达、自适应光学等领域对激光线宽的某些特殊应用需求。
[0004] 中国专利文件CN103779766A(申请号CN201410002628.5)，公开了一种Nd:YAG/Ba (N03)2单频固体拉曼激光器，该专利设计时选择的是S腔镜禪合腔结构，并在基频腔中加入 标准具，实现单频基频光输出来累浦拉曼晶体W获得单频拉曼输出。理论上要实现拉曼输 出腔内光功率密度必须非常高，但是该专利文件中为获得单频基频光将标准具(基频光反 射率35%)放入基频腔内严重损耗腔内光功率密度，使得拉曼光起振困难。在该专利文件的 实施例中采用的结构，为实现单频拉曼输出该结构的拉曼腔纵模间隔必须大于拉曼晶体的 增益谱宽，因此该专利只能选择增益谱宽尽量窄的拉曼晶体比如Ba(N〇3)2,从而限制了该专 利的适用度。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种单频固体拉曼激光器，该激光器采用标 准具禪合腔或直腔全固态激光器结构，能够保证输出光为脉冲的或连续的、单频的并且具 有结构紧凑、稳定性好、适用范围广等特点。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] -种单频固体拉曼激光器，包括累浦源、禪合透镜组、激光增益介质、拉曼晶体、腔 镜Ml、腔镜M3、腔镜M4、分光镜M5和溫度控制系统，累浦源输出累浦光，沿所述累浦光的传播 方向设置禪合透镜组、腔镜Ml、激光增益介质、拉曼晶体、腔镜M3、第一 FP标准具、第二FP标 准具、腔镜M4、分光镜M5，腔镜Ml和腔镜M3构成基频光谐振腔，腔镜Ml与腔镜M4构成拉曼光 谐振腔，激光增益介质、拉曼晶体的外部设有溫度控制系统。FP标准具即为法布里-巧罗(F-P)标准具，激光增益介质、拉曼晶体均置于溫度控制系统中保持上述晶体W及器件溫度恒 定W便减少激光器腔内晶体热效应;腔镜Ml和腔镜M3构成基频光谐振腔，在基频光谐振腔 内振荡生成基频光，腔镜Ml与腔镜M4构成拉曼光谐振腔，拉曼光谐振腔内振荡生成拉曼光， W此形成直腔全固态激光器结构，腔镜M3也起到隔离基频光的作用，防止基频光打到标准 具上损坏标准具。
[000引根据本发明优选的，所述单频固体拉曼激光器还包括腔镜M2,腔镜M2位于激光增 益介质和拉曼晶体之间，腔镜M2与腔镜M4构成拉曼光谐振腔。增加腔镜M2，使腔镜Ml与腔镜 M3构成基频光谐振腔，腔镜M2与腔镜M4构成拉曼光谐振腔，W此形成禪合腔全固态激光器 结构，缩短了拉曼光谐振腔的腔长，增加了拉曼光谐振腔内的光功率密度，减少拉曼腔的损 耗，更容易实现拉曼转换。
[0009] 进一步优选的，所述单频固体拉曼激光器还包括调Q器件，调Q器件位于激光增益 介质和腔镜M2之间，调Q器件外部设有溫度控制系统，调Q器件为主动调Q器件或被动调Q器 件。增加采用内腔调Q技术，能够得到单频激光脉冲输出，没有调Q器件时输出连续单频拉曼 光，有调Q器件时输出脉冲单频拉曼光。
[0010] 进一步优选的，所述的激光增益介质、调Q器件的两个通光端面上均锻有对累浦 光、基频光和拉曼光光透过率大于99 %的增透膜。
[0011] 根据本发明优选的，所述的拉曼晶体的两个通光端面均锻有对基频光和拉曼光光 透过率大于99%的增透膜。
[0012] 根据本发明优选的，所述的腔镜Ml锻有对累浦光透过率大于99%、对基频光和拉 曼光反射率均大于99%的介质膜。
[0013] 进一步优选的，所述的腔镜Ml为平平镜或平凹镜或平凸镜。
[0014] 进一步优选的，所述的腔镜M2锻有对基频光透过率大于99%而对拉曼光反射率大 于99 %的介质膜。
[0015] 进一步优选的，所述的腔镜M2为平平镜或平凹镜或平凸镜。
[0016] 根据本发明优选的，所述的腔镜M3锻有对基频光反射率大于99%而对拉曼光透过 率大于99%的介质膜。W增强拉曼光谐振腔腔内基频光功率密度W便更容易实现拉曼转 换。
[0017] 根据本发明优选的，所述的腔镜M4锻有对基频光透过率大于99%而对拉曼光透过 率为1%-99%之间的介质膜。
[0018] 根据本发明优选的，所述的分光镜M5锻有对基频光反射率大于99%而对拉曼光透 过率大于99%的介质膜。分光镜M5用于分离基频光和拉曼光。
[0019] 根据本发明优选的，所述的激光增益介质是渗Nd3+的晶体、玻璃、陶瓷的任意一种， 或是渗化的晶体、陶瓷、玻璃的任意一种，激光增益介质的长度为0.5mm-50mm，渗杂浓度为 1234 根据本发明优选的，所述的拉曼晶体为鹤酸盐(如BaW〇4、SrW〇4、CaW〇4)、硝酸盐(如 Ba(N〇3)2)、钢酸盐（如CaMo〇4、BaTeM〇2〇9)、KTP、KTA、金刚石的任意一种，拉曼晶体的长度为 0.5mm-10OmmO 2 上述激光增益介质、拉曼晶体的所列材料均为本领域技术人员熟知的激光器所用 材料。 3 根据本发明优选的，所述的第一FP标准具、第二FP标准具均为拉曼光部分透过，透 过率为1 %-99 %，厚度为0.1 mm-SOmm。 4 根据本发明优选的，所述累浦源为准连续累浦源或连续累浦源。准连续累浦源的 频率范围为1-1000化，持续时间范围为化S-IOms。
[0024] 本发明中采用的是=镜直腔结构W及更进一步的四镜禪合腔结构，在拉曼腔中放 入标准具实现单频拉曼输出。根据不同的拉曼晶体性质只需放入标准具厚度相匹配就可实 现不同的单频拉曼输出，因此本发明不像现有技术一样对拉曼晶体有严格要求。
[0025] 不同标准具的性能主要有W下两个参数来表征、选定：
[00%] 1.各中屯、频率的频率间隔A V
[0028] 其中，C为光的传播速度，n为标准具折射率，d为标准具厚度。
[0029] 2.透射谱线的半值宽度
[0030] 中屯、波长为、的谱线用波长表示的自由光谱宽度为A入。
[0032] 其中，A为激光波长，R为标准具反射率，下标C意为中屯、波长里"中间"的英文" center"的缩写；
[0033] 或用频率间隔来表示为
[0035] 不同拉曼晶体输出的自由光谱宽度A、不一样，第一FP标准具的厚度决定了运个 标准具的频率间隔A VI，只要运个频率间隔A VI〉自由光谱频率间隔A V。就能初步得到线宽 比较窄、纵模数较少的一个输出，然后第二FP标准具的频率间隔A V2只要大于第一FP标准 具的频率间隔A Vi就能选出单纵模来。本发明基频腔中可选择是否加入调Q器件，不加入调 Q器件便可实现单频拉曼激光连续输出，加入调Q器件后可实现单频拉曼光脉冲输出。
[0036] 本发明的有益效果在于：
[0037] 1.本发明具有紧凑、高效、稳定性好的优点，能够很好的实现激光波长范围的拓宽 得到各种特殊应用的特殊波长。
[0038] 2.本发明将单频激光技术与拉曼激光技术完美的结合在一起，采用单频固体拉曼 激光器结构来获得各种新波长的单频拉曼光输出。
[0039] 3.本发明适应度广，能够更换各种激光增益介质、拉曼晶体得到各种波长的单频 拉曼激光输出，满足实际应用中对不同波长的要求。
[0040] 4.本发明采用准连续累浦源或连续累浦源，准连续累浦源可减少激光增益介质的 热效应，可W在保证激光单频输出的前提下，最大化优化激光的输出效果。
[0041 ] 5.本发明可采用内腔调Q技术，能够得到单频激光脉冲输出。
[0042] 6.本发明在所述拉曼晶体前放置腔镜M2,能够极大的缩短拉曼腔长W实现模式匹 配易于得到单频输出。
[0043] 7.本发明采用双标准具结构，能够得到比其他单频激光器更窄线宽的单频激光输 出。
【附图说明】
[0044] 图1为本发明实施例1的结构示意图；
[0045] 图2为本发明实施例2的结构示意图；
[0046] 图3为实施例2的加入标准具后单频拉曼光的平均输出功率随平均累浦功率的变 化图；
[0047] 图4为实施例2的单频拉曼光FP干设圆环；
[0048] 图5为实施例2的单频拉曼光脉冲图；
[0049] 其中：1、累浦源；2、禪合透镜组；3、腔镜Ml ;4、激光增益介质；5、调Q器件；6、腔镜 M2; 7、拉曼晶体;8、腔镜M3; 9、第一 FP标准具；10、第二FP标准具；11、腔镜M4; 12、分光镜M5。
【具体实施方式】
[0050] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但不限于此。
[0化1]实施例1:
[0052] 本实施例的激光器结构如图1所示。
[0053] -种单频固体拉曼激光器，包括累浦源、禪合透镜组、激光增益介质、调Q器件、拉 曼晶体、腔镜Ml、腔镜M3、腔镜M4、分光镜M5和溫度控制系统，累浦源输出累浦光，沿所述累 浦光的传播方向设置禪合透镜组、腔镜Ml、激光增益介质、调Q器件、拉曼晶体、腔镜M3、第一 FP标准具、第二FP标准具、腔