激光振荡装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭示一种使用半导体激光器等的激光振荡装置及激光源驱动方法。具备用于产生二次谐波的非线性光学介质并能高效率地脉冲驱动光源的激光振荡装置，至少由激光晶体和输出镜形成光谐振器，在光谐振器中插入用于产生二次谐波的非线性光学介质，激光源对光谐振器进行泵激励，脉冲驱动装置的驱动脉冲周期Ｔ相对于荧光寿命τ↓［ＦＬ］为τ↓［ＦＬ］＞Ｔ－τ。第１脉冲驱动激光源到没有发光程度，第２脉冲驱动激光源发光。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用半导体激光器等的，特别涉及在具备用于产生二次谐波的非线性光学介质的同时，能高效率地脉冲驱动光源的。以往，已有使用半导体激光器的激光振荡装置并已应用于众多方面。近来，由于激光技术的飞跃进展，不仅有使用市电的激光振荡装置，而且象测量仪器那样，由电池驱动用于室外的激光振荡装置也用得不少。然而，基于电池驱动的激光振荡装置，存在有受耗电较大、使用时间短限制的倾向等问题。因此，强烈地期望出现能用高效率使激光振荡、降低耗电并能使连续使用时间等极大地延长的激光振荡装置。本专利技术的激光振荡装置，至少由激光晶体和输出镜形成光谐振器，在光谐振器中插入用于产生二次谐波的非线性光学介质，激光源相对于光谐振器进行泵激，脉冲驱动装置的驱动脉冲周期T相对于荧光寿命τFL为τFL＞T-τ。第一脉冲驱动激光源到没有发光的程度，第2脉冲可驱动激光源发光。如前述结构的本专利技术的激光振荡装置，至少由激光晶体和输出镜形成光谐振器，激光源相对于光谐振器进行泵激，脉冲驱动装置驱动激光源，脉冲驱动装置的驱动脉冲周期T相对于荧光寿命τFL为τFL＞T-τ，所以利用基于第1脉冲的最大光强度的激光，能对光谐振器进行泵激，有能高效率地使激光振荡的效果。此外，本专利技术的激光振荡装置，至少由激光晶体和输出镜形成光谐振器，在光谐振器中插入用于产生二次谐波的非线性光学介质，激光源相对于光谐振器进行泵激，脉冲驱动装置的驱动脉冲周期T相对于荧光寿命τFL为τFL＞T-τ，所以能产生与半导体激光器的输出的平方成正比且强有力的二次谐波，能极高效率地使激光振荡，有能使耗电减少并实现节能的卓越效果。并且，本专利技术中的脉冲驱动装置，以第1脉冲和第2脉冲两个脉冲为一组驱动激光源，第1脉冲驱动激光源到没有发光程度，第2脉冲能驱动激光器光源发光。再者，本专利技术的激光源驱动方法，为了驱动对至少由激光晶体和输出镜组成的光谐振器，进行泵激用的激光源，能按照驱动脉冲周期T相对于荧光寿命τFL为τFL＞T-τ(式中τ是脉冲宽度)进行脉冲驱动。并且，本专利技术的激光源驱动方法，为了驱动对含有用于产生二次谐波的非线性光学介质的至少由激光晶体和输出镜组成的光谐振器，进行泵激的激光源，能按照驱动脉冲周期T相对于荧光寿命τFL为τFL＞T-τ进行脉冲驱动。此外，本专利技术的激光源驱动方法中驱动脉冲，以第1脉冲和第2脉冲两个脉冲为一组驱动激光源，第1脉冲能驱动激光器光源到没有发光程度，第2脉冲能驱动激光器光源发光，所以具有能缩短发光时间，延长激光器光源寿命的效果。附图说明图1是说明本专利技术的实施例中激光振荡装置1000结构的图。图2是表示半导体激光器衰减振荡时的极性反转分布和光强度关系的图。图3(a)是表示时间和激励强度关系的增益转换模式图。图3(b)是表示时间和光强度关系的增益转换模式图。图3(c)是表示时间和反转分布关系的增益转换模式图。图4是表示反转分布和光强度关系的图。图5(a)是说明对于半导体激光器提供连续脉冲的周期T为τFL＜T-τ场合的图。图5(b)是说明对于半导体激光器提供连续脉冲的周期T为τFL＞T-τ场合的图。图6(a)是表示半导体激光器的耗电电流和半导体激光器输出关系的图。图6(b)是表示半导体激光器的输出和光谐振器内基波输出关系的图。图6(c)是表示在插入非线性光学介质400的场合光谐振器内基波输出和二次谐波(SHG)输出关系的图。图6(d)是表示半导体激光器的耗电电流和二次谐波(SHG)输出关系的图。图7是比较连续驱动激光振荡装置1000的场合和本专利技术的脉冲驱动的场合的图。下面，参照附图对本专利技术的实施例进行说明。图1表示本实施例的激光振荡装置1000，它由激光源100、聚光透镜200、激光晶体300、非线性光学介质400、输出镜500和激光器驱动装置600构成。激光源100用于产生激光，在本实施例中使用半导体激光器。在本实施例中，激光源100作为产生基波的泵激光产生装置起作用。此外，激光源100不限于半导体激光器，只要能产生激光，可以采用任何光源装置。而且，激光器驱动装置600用于驱动激光源100，在本实施例中，能脉冲驱动激光源100。激光晶体300是负温度介质、用于进行光的放大。在这种激光晶体300中，采用掺杂Nd3+离子的YAG(钇铝柘榴石)等。YAG具有946nm、1064nm和1319nm等振荡线。激光晶体300不限于YAG，可以使用振荡线1064nm的NdYVO4和振荡线700-900nm的Ti蓝宝石等。在激光晶体300的激光源100侧上形成第1介质反射膜310。该反射膜对激光源100为高穿透、并且对激光晶体300的振荡波长为高反射的同时、对SHG(二次谐波生成物)也为高反射。输出镜500做成与激光晶体300相对，将输出镜500的激光晶体300侧加工成具有合适的半径的凹球面镜形状、形成第2介质反射膜510。这种第2介质反射膜510对激光晶体300的振荡波长为高反射、对于SHG为高穿透。如前所述，当组合激光晶体300的第1介质反射膜310和输出镜500，通过聚光透镜200将来自激光源100的光束在激光晶体300上泵激时，光在激光器晶体300的第1介质反射膜310和输出镜500之间往返，能将光长时间关在里面，所以能使光振荡并且放大。在本实施例中，在由激光晶体300的第1介质反射膜310和输出镜500构成的光谐振器内插入非线性光学介质。这里，对非线性光学效果进行简洁说明。在物质上施加电场时产生电极化，在这种电场小的场合，极化与电场成正比，但在如激光那样强力相干光的场合，电场与极化间的正比关系破坏，而与电场的平方、三次方成正比的非线性极化分量变得显著。因此，在非线性光学介质400中，由光波产生的极化中含有与光波电场的平方成正比的量，利用这种非线性极化，在不同的频率的光波间产生结合，产生2倍光频的谐波，这种二次谐波生成物，称为SHG。在本实施例中，因在由激光晶体300和输出镜500构成的光谐振器内插入非线性光学介质400，所以称为内部型SHG，因变换输出与基波光功率的平方成正比，所以有能直接利用光谐振器内大的光强度的效果。非线性光学介质400使用例如KTP(KTiOPO4磷酸钛砷)和BBO(β-BaB2O4β型硼酸锂)、LBO(LiB3O5三硼酸锂)，主要从1064nm变换成532nm。此外，也可采用KNbO3(铌酸坤)，主要从946nm变换成473nm。于是，在图1中，ω是基波的角振荡数，2ω是二次谐波(SHG)。接着，对激光振荡装置1000的驱动，进行若干考察。图2是表示一般的激光器光源衰减振荡时的反转分布和光强度关系的图。在图2中所示的ΔN(t)表示反转分布(增益)、Φ(t)表示光强度，横坐标轴表示经过的时间。由图2可见，在反转分布为最大时，初始峰值(即第一个脉冲)上升，并产生最大的光强度。图3(a)、图3(b)和图3(c)是表示增益转换的模式图，图3(a)是表示时间和激励强度关系的图，图3(b)是表示时间和光强度关系的图，图3(c)是表示时间和反转分布关系的图。由这些图可见，在一定的激励时间后，产生最大的光强度。接着，图4分开表示图2中反转分布和光强度对时间的关系。对于半导体激光器，如果提供连续波的驱动功率，对应于第一个脉冲产生最大的光强度，然后，光强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光振荡装置，包括：至少由激光晶体和输出镜组成的光谐振器、用来对该光谐振器进行泵激的激光源和用于驱动该激光源的脉冲驱动装置，其特征在于，所述脉冲驱动装置的驱动脉冲周期Ｔ相对于荧光寿命τＦＬ为τＦＬ＞Ｔ－τ，式中τ是脉冲宽度。２．一种激光振荡装置，包括：至少由激光晶体和输出镜组成的光谐振器、插入该光谐振器中用于产生二次谐波的非线性光学介质、用来对该光谐振器进行泵激的激光源和用于驱动该激光源的脉冲驱动装置，其特征在于，所述脉冲驱动装置的驱动脉冲周期Ｔ相对于荧光寿命τＦＬ为τＦＬ＞Ｔ－τ，式中τ是脉冲宽度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：籾内正幸，小泉浩，大石政裕，后藤义明，大友文夫，
申请(专利权)人：株式会社拓普康，
类型：发明
国别省市：JP[日本]