一种高重复频率蓝紫激光器制造技术

一种高重复频率蓝紫激光器，涉及新型激光器技术领域，解决了现有固体激光器激光输出功率低、激光光束质量低的问题。该蓝紫激光器包括LD泵浦源、传输光纤、耦合透镜组、碱金属蒸汽池、谐振腔、声光Q开关、凸透镜、第一反射镜、第二反射镜和倍频晶体；LD泵浦源发射泵浦光由传输光纤输出至耦合透镜组，耦合聚焦进入碱金属蒸汽池，使碱金属原子产生有效的粒子数反转，在声光Q开关的调制和谐振腔的反馈作用下产生脉冲基频光，经输出镜输出再由凸透镜聚焦并由第一反射镜反射进入倍频晶体，脉冲基频光部分转换为蓝紫倍频光，再由第二反射镜反射进入倍频晶体经第一反射镜输出。本发明专利技术的高重复频率蓝紫激光器激光输出功率和激光光束质量较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新型激光器
，具体涉及一种高重复频率蓝紫激光器。
技术介绍
蓝紫激光光源在激光光谱学、原子物理、激光医疗、环境监测、激光显示及激光水下通信与探测等一系列基础研究、高科技产品开发和国防工程中有着非常重要的作用。目前，蓝紫激光光源多采用半导体激光(Laser Diode, LD)泵浦的固体激光器(Diode Pumped Solid State Lasers, DPSSL)结构,它是基于倍频LD栗浦的惨Nd3+准三能级激光(O. 9 μ m)的方法来实现。然而，利用这种方法的固体激光器存在以下问题首先，掺Nd3+准三能级激光的受激发射截面相对较小，且与四能级激光(1. 06 μ m&l. 34 μ m)存在增益竞争，为实现O. 9 μ m激光的优先振荡，须掺杂浓度较低、长度较短的掺Nd3+激光介质，这制约到激光输出功率的提高；其次，该类激光运转还受再吸收和能量上转换等效应的影响，为抑制这些效应所产生的不利影响，亦须降低介质的掺杂浓度和缩短其长度；另外，随LD注入泵浦功率的增加，固体激光介质内产生严重的热效应，影响着激光输出功率的提高和光束质量的改善，从而也影响到倍频效率的提高。因此，现有的基于倍频DPSSL的蓝紫激光器在提高激光的输出功率和改善激光光束质量等方面都非常受限，因此，迫切需要研制出一种高效率、高功率、高重复频率的蓝紫激光器
技术实现思路
为了解决现有的基于倍频LD泵浦的掺Nd3+准三能级激光的固体激光器存在的激光输出功率低、激光光束质量低的问题，本专利技术提供一种高效率、高功率的高重复频率蓝紫激光器。本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下一种高重复频率蓝紫激光器，包括由发射泵浦光的LD泵浦源、传输泵浦光的传输光纤和耦合聚焦泵浦光的耦合透镜组组成的泵浦光源结构，将泵浦光转换为基频光的碱金属蒸汽池，对基频光起反馈调节作用的谐振腔，调制产生脉冲基频光的声光Q开关，汇聚脉冲基频光的凸透镜，与脉冲基频光光路呈45°的第一反射镜,与脉冲基频光光路平行的第二反射镜和将脉冲基频光转换为蓝紫倍频光的倍频晶体；所述谐振腔为平凸非稳腔，主要由对基频光高反射的前腔镜、用于分开基频光和泵浦光的偏振片和用于输出脉冲基频光的输出镜组成，所述偏振片放置在所述耦合透镜组和碱金属蒸汽池之间，其放置是对泵浦光高透过但对基频光高反射，所述输出镜放置在所述声光Q开关和凸透镜之间；所述LD泵浦源发射的泵浦光由所述传输光纤输出至所述耦合透镜组，由耦合透镜组耦合聚焦进入所述碱金属蒸汽池中，使碱金属原子产生有效的粒子数反转，在声光Q开关的调制作用和平凸非稳腔的反馈作用下产生一定重复频率的脉冲基频光，经输出镜输出的脉冲基频光再由凸透镜聚焦并由第一反射镜反射进入倍频晶体中，脉冲基频光部分转换为蓝紫倍频光，剩余的基频光再由第二反射镜反射进入倍频晶体中，从而充分地利用基频光能量以获得最大的倍频效率，最终蓝紫倍频光经过第一反射镜输出。在所述声光Q开关和输出镜之间增加一个碱金属蒸汽池、一个偏振片和一组泵浦光源结构，所述碱金属蒸汽池靠近所述声光Q开关放置，所述泵浦光源结构靠近所述输出镜放置。在所述声光Q开关和增加的一个碱金属蒸汽池之间放置有第三光阑。所述耦合透镜组主要由第一透镜和第二透镜组成，放置在所述传输光纤和偏振片之间。所述前腔镜、输出镜、第一反射镜和第二反射镜的表面镀有膜，所述前腔镜表面镀有基频光波段的高反膜；所述输出镜表面镀有基频光波段的部分反射膜，所述第一反射镜表面镀有基频光波段高反膜和倍频光波段增透膜；所述第二反射镜表面镀有基频光与倍频光波段高反膜。在所述碱金属蒸汽池与声光Q开关之间放置有第一光阑，在所述输出镜和凸透镜之间放置有第二光阑。一种高重复频率蓝紫激光器，包括由发射泵浦光的LD泵浦源、传输泵浦光的传输光纤和耦合聚焦泵浦光的耦合透镜组组成的两组泵浦光源结构，将泵浦光转换为基频光的两个碱金属蒸汽池，对基频光起反馈调节作用的谐振腔，调制产生脉冲基频光的声光Q开关和将脉冲基频光转换为蓝紫倍频光的倍频晶体；所述谐振腔为Z型折叠腔，主要由对基频光高反射的两片高反射镜、用于分开基频光和泵浦光的两个偏振片、用于输出蓝紫倍频光的第一凹面镜以及第二凹面镜组成，所述偏振片放置在与之对应的耦合透镜组和碱金属蒸汽池之间，其放置是对泵浦光高透过但对基频光高反射，所述倍频 晶体放置在第一凹面镜和第二凹面镜之间的基频光振荡束腰处；所述LD泵浦源发射的泵浦光由所述传输光纤输出至所述耦合透镜组，由耦合透镜组耦合聚焦进入所述碱金属蒸汽池中，使碱金属原子产生有效的粒子数反转，在声光Q开光的调制和Z型折叠腔的反馈作用下在腔内形成一定重复频率的基频振荡光，从而使位于基频振荡光束腰处的倍频晶体产生非线性效应，形成蓝紫倍频光由第一凹面镜输出。在所述碱金属蒸汽池与声光Q开关之间放置有光阑。所述耦合透镜组主要由第一透镜和第二透镜组成，位于所述传输光纤和偏振片之间。所述高反射镜、第一凹面镜和第二凹面镜的表面镀有膜，所述高反射镜表面镀有基频光波段的高反膜；所述第一凹面镜表面镀有基频光波段的高反膜和倍频光波段的增透膜；所述第二凹面镜表面镀有基频光和倍频光波段的高反膜。本专利技术的有益效果是第一种技术方案是将基于声光调Q的碱金属蒸汽激光器作为基频光光源，通过平凸非稳腔腔外双程倍频的方式，获得高重复频率输出的蓝紫激光。优点为1)采用平凸非稳腔结构，实现基频光的大模体积运转；2)基频光的输出与倍频过程分离，不仅提高了蓝紫倍频激光输出的稳定性，也方便了蓝紫激光器的装调；3)通过声光调Q获得高重复频率碱金属激光，具有较高的峰值功率，可在倍频晶体内产生高的基频光功率密度；4)腔外双程倍频充分利用了基频光，具有高的倍频转换效率。第二种技术方案采用Z型折叠腔，将基于声光调Q的碱金属蒸汽激光器作为基频光光源，通过Z型折叠腔腔内倍频的方式，获得高重复频率输出的蓝紫激光。优点为采用Z型折叠腔，Z型折叠腔对热效应以及腔形的微变不敏感，可实现蓝紫倍频激光的稳定输出。附图说明图1为本专利技术的采用平凸非稳腔的高重复频率蓝紫激光器的结构示意图；图2为本专利技术的采用平凸非稳腔的双LD泵浦源双碱金属蒸汽池的高重复频率蓝紫激光器的结构示意图；图3为本专利技术的采用Z型折叠腔的高重复频率蓝紫激光器的结构示意图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。具体实施方式一、如图1所示，为本专利技术的一种高重复频率蓝紫激光器的第一种技术方案，是将基于声光调Q的碱金属蒸汽激光器作为基频光光源，通过平凸非稳腔腔外双程倍频的方式，获得高重复频率输出的蓝紫激光，该蓝紫激光器包括泵浦光源结构、碱金属蒸汽池7、谐振腔、第一光阑8、声光Q开关9、第二光阑11、凸透镜12、第一反射镜13、第二反射镜15和倍频晶体14。 本实施方式中的泵浦光源结构由LD泵浦源1、传输泵浦光的传输光纤2和耦合透镜组组成。本实施方式中的LD泵浦源I发射的泵浦光为P方向的线偏振光，通过传输光纤2或其它方式进入耦合透镜组。本实施方式中的耦合透镜组是由第一透镜3和第二透镜4组成的，用于耦合聚焦泵浦光，泵浦光经过耦合透镜组的耦合聚焦在碱金属蒸汽池7中。本实施方式中的碱金属蒸汽池7用于将泵浦光转换为基频光，实现基频光增益，碱金属蒸汽池7内充有适量的碱金属蒸汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高重复频率蓝紫激光器，其特征在于，包括：由发射泵浦光的LD泵浦源（1）、传输泵浦光的传输光纤（2）和耦合聚焦泵浦光的耦合透镜组组成的泵浦光源结构，将泵浦光转换为基频光的碱金属蒸汽池（7），谐振腔，调制产生脉冲基频光的声光Q开关（9），汇聚脉冲基频光的凸透镜（12），与脉冲基频光光路呈45°的第一反射镜（13），与脉冲基频光光路平行的第二反射镜（15）和将脉冲基频光转换为蓝紫倍频光的倍频晶体（14）；所述谐振腔为平凸非稳腔，主要由对基频光高反射的前腔镜（5）、用于分开基频光和泵浦光的偏振片（6）和用于输出脉冲基频光的输出镜（10）组成，所述偏振片（6）放置在所述耦合透镜组和碱金属蒸汽池（7）之间，其放置是对泵浦光高透过但对基频光高反射，所述输出镜（10）放置在所述声光Q开关（9）和凸透镜（12）之间；所述LD泵浦源（1）发射的泵浦光由所述传输光纤（2）输出至所述耦合透镜组，由耦合透镜组耦合聚焦进入所述碱金属蒸汽池（7）中，使碱金属原子产生有效的粒子数反转，在声光Q开关（9）的调制作用和平凸非稳腔的反馈作用下产生一定重复频率的脉冲基频光，由输出镜（10）输出的脉冲基频光再由凸透镜（12）聚焦并由第一反射镜（13）反射进入倍频晶体（14）中，脉冲基频光部分转换为蓝紫倍频光，剩余的基频光再由第二反射镜（15）反射进入倍频晶体（14）中，从而充分利用基频光能量获得最大的倍频效率，最终蓝紫倍频光经过第一反射镜（13）输出。...

【技术特征摘要】
1.一种高重复频率蓝紫激光器，其特征在于，包括 由发射泵浦光的LD泵浦源(1)、传输泵浦光的传输光纤(2)和耦合聚焦泵浦光的耦合透镜组组成的泵浦光源结构，将泵浦光转换为基频光的碱金属蒸汽池(7)，谐振腔，调制产生脉冲基频光的声光Q开关(9)，汇聚脉冲基频光的凸透镜(12)，与脉冲基频光光路呈45°的第一反射镜(13)，与脉冲基频光光路平行的第二反射镜(15)和将脉冲基频光转换为蓝紫倍频光的倍频晶体(14); 所述谐振腔为平凸非稳腔，主要由对基频光高反射的前腔镜(5)、用于分开基频光和泵浦光的偏振片(6)和用于输出脉冲基频光的输出镜(10)组成,所述偏振片(6)放置在所述耦合透镜组和碱金属蒸汽池(7 )之间，其放置是对泵浦光高透过但对基频光高反射，所述输出镜(10)放置在所述声光Q开关(9)和凸透镜(12)之间； 所述LD泵浦源(1)发射的泵浦光由所述传输光纤(2)输出至所述耦合透镜组，由耦合透镜组耦合聚焦进入所述碱金属蒸汽池(7)中，使碱金属原子产生有效的粒子数反转，在声光Q开关(9)的调制作用和平凸非稳腔的反馈作用下产生一定重复频率的脉冲基频光，由输出镜(10)输出的脉冲基频光再由凸透镜(12)聚焦并由第一反射镜(13)反射进入倍频晶体(14)中，脉冲基频光部分转换为蓝紫倍频光，剩余的基频光再由第二反射镜(15)反射进入倍频晶体(14)中，从而充分利用基频光能量获得最大的倍频效率，最终蓝紫倍频光经过第一反射镜(13)输出。2.根据权利要求1所述的一种高重复频率蓝紫激光器，其特征在于，在所述声光Q开关(9)和输出镜(10)之间增加一个碱金属蒸汽池(7)、一个偏振片(6)和一组泵浦光源结构，所述碱金属蒸汽池(7)靠近所述声光Q开关(9)放置，所述泵浦光源结构靠近所述输出镜(10)放置。3.根据权利要求2所述的一种高重复频率蓝紫激光器，其特征在于，在所述声光Q开关(9 )和增加的一个碱金属蒸汽池(7 )之间放置有第三光阑(16 )。4.根据权利要求1所述的一种高重复频率蓝紫激光器，其特征在于，所述耦合透镜组主要由第一透镜(3)和第二透镜(4)组成，放置在所述传输光纤(2)和偏振片(6)之间。5.根据权利要求1所述的一种高重复频率蓝紫激光器，其特征在于，所述前腔镜(5)、输出镜(10)、第一反射镜(13)和第二反射镜(15)的表面镀有膜，所述前腔镜(5)表面镀有基频光波段...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞，高飞，李殿军，谢冀江，杨贵龙，张来明，郭劲，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
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