CN102074888B - 具有单一束激光输出或线阵激光输出的自倍频激光器 - Google Patents
具有单一束激光输出或线阵激光输出的自倍频激光器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102074888B CN102074888B CN2010101599182A CN201010159918A CN102074888B CN 102074888 B CN102074888 B CN 102074888B CN 2010101599182 A CN2010101599182 A CN 2010101599182A CN 201010159918 A CN201010159918 A CN 201010159918A CN 102074888 B CN102074888 B CN 102074888B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frequency
- self
- crystal
- doubling
- mirror
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 248
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 84
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 6
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 claims description 4
- GVHLLPLFGRDNBE-UHFFFAOYSA-N B([O-])([O-])[O-].B([O-])([O-])[O-].B([O-])([O-])[O-].B([O-])([O-])[O-].[Yb+3].[Yb+3].[Yb+3].[Yb+3] Chemical compound B([O-])([O-])[O-].B([O-])([O-])[O-].B([O-])([O-])[O-].B([O-])([O-])[O-].[Yb+3].[Yb+3].[Yb+3].[Yb+3] GVHLLPLFGRDNBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZFYMTPNCSHWQPE-UHFFFAOYSA-N [O-]B([O-])[O-].O.[Y+3].[Gd+3] Chemical compound [O-]B([O-])[O-].O.[Y+3].[Gd+3] ZFYMTPNCSHWQPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PSNPEOOEWZZFPJ-UHFFFAOYSA-N alumane;yttrium Chemical compound [AlH3].[Y] PSNPEOOEWZZFPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PGZVYLZFSKEWSE-UHFFFAOYSA-N yttrium(3+) borate hydrate Chemical compound O.B([O-])([O-])[O-].[Y+3] PGZVYLZFSKEWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本发明提供的具有单一束激光输出或线阵激光输出的自倍频激光器，包括泵浦源、光学晶体、激光谐振腔和具有散热和控温功能的晶体冷却控温装置；；该自倍频晶体的板条的两头的端面，经光学抛光并镀上对于基频光和倍频光高透射的膜；板条状的自倍频晶体的一个面放置在第一晶体冷却控温装置上，泵浦源至少对准自倍频晶体一个面进入，泵光进入处镀对泵光高透的膜，进行泵浦并被充分吸收，使得基频激光和倍频激光在晶体内沿“一”字或“之”字传播，实现单一束激光输出或线阵激光输出。本发明的激光器增大了晶体的有效冷却面积，有利于晶体高效散热和精确控温，减小晶体内热梯度，使倍频过程更好地满足相位匹配要求；而且，可实现单一束激光输出和线阵输出。
Description
技术领域
本发明涉及全固态激光领域，特别涉及一种基于板条状自倍频晶体、具有单一束激光输出或线阵激光输出的固体激光器。
背景技术
某些晶体不仅具有非线性特性，可以进行非线性频率变换，而且当在这种基质中掺入稀土激活离子时，还可作为激光增益材料。这种复合功能晶体可以用于产生基频激光，并通过自身的非线性效应对该基频光进行倍频，从而产生倍频激光输出，因此被称为自倍频晶体。基于自倍频晶体的激光器被称为自倍频激光器。由于它复合功能性强、结构紧凑、稳定性高而受到人们青睐。
目前，自倍频激光器多为端面泵浦块状或棒状晶体方式[1.1 W CWself-frequency-doubled diode-pumped Yb:YAl3(BO3)4 laser，Peter Dekker，Judith M.Dawes，James A.Piper，Yaogang Liu，Jiyang Wang，OpticsCommunications，195(2001)431-436]。这种泵浦方式下，晶体内纵向热梯度大，影响了基频光光束质量和倍频效率。
发明内容
本发明的目的是针对目前自倍频激光器晶体内纵向热梯度大、自倍频效率不高的问题；从而提供一种将自倍频晶体设计成板条状，使激光在晶体中沿“一”字型或“之”字传播的具有单一束激光输出或线阵输出的自倍频激光器。该激光器使用板条状自倍频晶体，一方面，增大了晶体的有效冷却面积，有利于晶体高效散热和精确控温，减小晶体内热梯度，使倍频过程更好地满足相位匹配要求；另一方面，不仅可以实现单一束激光输出，也可以实现线阵激光输出。
本发明的目的是这样实现的：
本发明提供的具有单一束激光输出、激光在晶体内沿“一”字型传播的自倍频激光器，包括第一泵浦源和第二泵浦源、光学晶体、激光谐振腔A镜、激光谐振腔B镜和具有散热和控温功能的第一晶体冷却控温装置；其特征在于，所述光学晶体为自倍频晶体，所述的自倍频晶体制作成长度L×宽度W×厚度H的板条状，切割晶体长度方向为自倍频晶体的相位匹配方向即为通光方向；该自倍频晶体的板条的两头的端面11，经光学抛光并镀上对于基频光和倍频光高透射的膜；所述板条状的自倍频晶体的一个面放置在第一晶体冷却控温装置上，所述泵浦源对准自倍频晶体的一个面进行泵浦，泵光进入处镀对泵光高透的膜，进行泵浦并被充分吸收；所述激光谐振腔A镜和激光谐振腔B镜的膜分别镀在所述板条状的自倍频晶体两头的端面上，或者在所述板条状的自倍频晶体两头的端面(即板条状的自倍频晶体长边的两端)外侧分别放置独立的激光谐振腔A镜和激光谐振腔B镜，使得基频激光和倍频激光在晶体内沿“一”字传播，实现单一束激光输出。
在上述的技术方案中，所述泵浦源对准自倍频晶体的任一个面进行泵浦指的是泵浦源对板条状自倍频晶体的两头端面或其中一端面进行泵浦、对板条状自倍频晶体前后侧面或其中一侧面进行泵浦、在板条晶体非制冷面的上表面大面积进行泵浦或者在板条状自倍频晶体两末端部分的上下表面处进行泵浦。
在上述的技术方案中，还包括第二晶体冷却控温装置，所述的第二晶体冷却控温装置设置在自倍频晶体的另一表面。
本发明提供的具有单一束激光输出或线阵激光输出、激光在晶体内沿“之”字型传播的自倍频激光器，包括第一泵浦源、光学晶体、激光谐振腔和具有散热和控温功能的第一晶体冷却控温装置；其特征在于，所述光学晶体为自倍频晶体，所述的自倍频晶体制作成长度L×宽度W×厚度H的板条状，该板条状的自倍频晶体的两头的端面11(即板条状的自倍频晶体长边的两端)切成斜面；在该自倍频晶体的上表面或下表面键合第一衬底，或者上表面和下表面分别键合第一衬底和第二衬底，或者在该自倍频晶体的上表面和下表面镀上对于基频光高反的膜，或者在该自倍频晶体的上表面镀上对于基频光高反、倍频光高透的膜，下表面镀上对于基频光高反的膜；并且在该自倍频晶体的一个表面安装第一晶体冷却控温装置，或者第一晶体冷却控温装置和第二晶体冷却控温装置分别安装在该自倍频晶体的2个表面上；所述的第一泵浦源对准所述自倍频晶体的一个面进行泵浦，或在板条晶体非制冷面的上表面大面积进入泵浦，泵光进入处镀对泵光高透的膜，进行泵浦并被充分吸收；所述激光谐振腔A镜和激光谐振腔B镜的膜分别镀在所述板条状的自倍频晶体两头的端面上，或者在所述板条状的自倍频晶体两头的端面(即板条状的自倍频晶体长边的两端)外侧分别放置独立的激光谐振腔A镜和激光谐振腔B镜，使得基频激光和倍频激光在晶体内沿“之”字传播，倍频光在板条状的自倍频晶体的表面成线阵输出，或在端面成单一束激光输出；
其中，所述自倍频晶体切割方向为：该自倍频晶体前后侧面(长度L×厚度H的面)平行于两个非线性系数较大的相位匹配方向(θ1，φ1)和(θ2，φ2)所确定的平面，自倍频晶体的上下表面垂直于这两个相位匹配方向(θ1，φ1)和(θ2，φ2)的平分线；
上述技术方案中，还包括第二泵浦源，所述的第一泵浦源和所述的第二泵浦源输出光分别对准该板条状自倍频晶体的两头的端面11进行泵浦、分别对准该板条状自倍频晶体前后侧面进行泵浦，或者在该板条状自倍频晶体两末端部分的上下表面处进行泵浦。
上述技术方案中，所述的自倍频晶体端面斜角为：端面斜角为x，其中n·sin(α/2-x)＝sin(90°-x)，n为自倍频晶体的折射率，α为自倍频晶体中沿“之”字型传播的两个方向光的夹角；使得基频激光和倍频激光在晶体内沿“之”字传播，实现具有单一束激光输出的自倍频激光器。当谐振腔膜直接镀在晶体端面时，端面斜角为α/2。
上述技术方案中，所述激光谐振腔A镜上镀有对于基频光高反射率、对于倍频光高透射率的膜；在所述激光谐振腔B镜镀上对于基频光高反射率、对于倍频光高反射率的膜。
上述技术方案中，所述第一激光谐振腔A、第二激光谐振腔B镜，可以分别是平凹镜、平平镜、平凸镜、石英晶片基质，光学玻璃等材料，或者可以直接将其制作在板条型自倍频晶体端面上。所述激光谐振腔为由A、B镜组成的对光具有正反馈作用的激光谐振腔。
上述技术方案中，所述自倍频晶体为掺钕三硼酸钙氧钇晶体(以下简称Nd:YCOB)、掺钕三硼酸钙氧钇钆晶体(以下简称Nd:GdCOB)或掺镱四硼酸铝钇晶体(以下简称Yb:YAB)。
上述技术方案中，所述衬底为折射率小于n·sin(α/2)的材料，例如蓝宝石、二氧化铪(简称HfO2)材料，其中n为自倍频晶体的折射率，α为自倍频晶体中沿“之”字型传播的两个方向光的夹角，从而使得基频光和倍频光在晶体的上、下表面产生全反射而被限制在晶体中传播；板条晶体的两个表面也可以进行光学抛光，镀上对于基频光和倍频光具有高反射率的介质膜或金属膜，使得基频光和倍频光在晶体的上、下表面产生全反射而被限制在晶体中传播。
上述技术方案中，所述泵浦源为自倍频晶体的吸收波长，如Nd:YCOB晶体与Nd:GdCOB晶体的泵浦源波长可以在808nm～813nm波段，。
本发明提供的一种板条自倍频固体激光器与现有技术相比具有如下优点：
本发明提供的具有单一束激光输出或线阵输出的自倍频激光器，由于使用了板条状的自倍频晶体，首先光学晶体为自倍频晶体，使用单一块晶体实现了激光和非线性两种功能，具有结构紧凑、节约成本等优点。
第二，由于增大了自倍频晶体的有效冷却面积，有利于自倍频晶体高效散热和精确控温，减小自倍频晶体内热梯度，使倍频过程更好地满足相位匹配要求；
本发明提供的这种板条自倍频激光器，不仅可以实现单一束激光输出，也可以实现单一线阵激光输出或者线阵激光输出，更利于应用在激光显示等领域。
附图说明
以下，结合附图和实施例对本发明进行详细地说明
图1给示出本发明的具有单一束激光束出的激光器结构示意图
图2为本发明基于板条状自倍频晶体的侧面泵浦的、实现线阵激光输出的自倍频激光器的示意图
图3为本发明实施例2中自倍频晶体Nd:YCOB的1060nm倍频产生530nm的I类相位匹配角
图4示出了实施例2中Nd:YCOB晶体的切割方向示意图；
图5为本发明实施例3制作的采用对自倍频晶体的两个端面进行泵浦的激光器结构示意图；
图6为本发明实施例4制作的在板条状的自倍频晶体上下表面的靠近左右端面处进行泵浦的激光器结构示意图；
图面说明如下：
1-为自倍频晶体
2-01-第一衬底材料 2-02-第二衬底材料
3-01第一晶体冷却控温装置 3-02-第二晶体冷却控温装置
4-01第一泵浦源 4-02-第二泵浦源
5-01第一泵浦源散热装置 5-02-第二泵浦源散热装置
6-01第一泵光束 6-02-第二泵光束
7-谐振腔A镜(输出镜) 8-谐振腔B镜(高反镜)
9-01-第一谐振腔镜A的固定装置 9-02-第二谐振腔镜B的固定装置
10-为激光输出方向 11-板条两头的端面
12-自倍频晶体的上表面
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
参考图1，本实施例制做一种基于Nd:YCOB晶体的板条自倍频激光器，腔内激光在晶体内沿“一”字型传播，实现单一束激光输出。
自倍频晶体1采用掺杂浓度为8at.％的Nd:YCOB晶体，该自倍频晶体制作成长度L×宽度W×厚度H的板条状，即加工成5×1×3mm3的板条状，自倍频晶体1水平方向(沿长度L方向)为有效非线性系数最大的相位匹配方向。该自倍频晶体的板条的两头的端面11，经光学抛光并镀上对于基频光和倍频光高透射的膜。
本实施例的第一晶体冷却控温装置3-01采用本行业通用的晶体冷却控温装置。
自倍频晶体1放置并固定在具有散热和控温功能的第一晶体冷却控温装置3-01上。第一泵浦源4-01被放置在第一泵浦源散热装置5-01上，第一泵浦源4-01对准自倍频晶体1的上表面12(长度L×宽度W的面)，进行泵浦并被充分吸收(也就是说泵浦源对准自倍频晶体的一个面进行泵浦都可以，如果是在下表面进行泵浦也可以，就将第一晶体冷却控温装置安装在该自倍频晶体1的上表面12，如果从侧面进行泵浦的话也可以)，激光谐振腔的谐振腔A镜7和谐振腔B镜8，分别放置在板条状的自倍频晶体两头的端面11(即板条状的自倍频晶体长边的两端)外侧，第一泵光束6-01从自倍频晶体上表面大面积泵浦进入晶体。谐振腔A镜7、谐振腔B镜8形成谐振腔，基频激光在腔内形成谐振，倍频光沿激光输出方向10方向出射，见图1。
其中，谐振腔A镜7和谐振腔B镜8可以是平凹镜、平平镜、平凸镜、石英晶片基质，光学玻璃等材料，或者直接将其制作在板条型自倍频晶体端面上，都是本发明的一种实施例。
实施例2
参见图2，本实施例制做一种基于板条状Nd:YCOB自倍频晶体的固体激光器，腔内激光在晶体内沿“之”字型传播，倍频光在输出镜A端出射，实现了单一束激光输出。
第一衬底2-01、第二衬底2-02为一块HfO2板材；第一衬底2-01、第二衬底2-02的大小与自倍频晶体1的大小相等。第一晶体冷却控温装置3-01、第二晶体冷却控温装置3-02，采用市场上购买的常规的晶体冷却控温装置。采用中心波长为811nm附近的第一泵浦源4-01、第二泵浦源4-02，例如半导体激光器。第一泵浦源散热装置5-01、第二泵浦源散热装置5-02是激光器配套设备。谐振腔A镜7(输出镜)，谐振腔B镜8(高反镜)都采用平平镜，谐振腔A镜7上镀有基频光高反膜和倍频光高透膜，谐振腔B镜8上镀有基频光高反膜和倍频光高反膜。
自倍频晶体1采用掺杂浓度为8at.％的Nd:YCOB晶体，该自倍频晶体1制作成12×2×6mm3的板条状，在该自倍频晶体的上下表面分别键合第一衬底和第二衬底，第一晶体冷却控温装置3-01安装在第一衬底上、第二晶体冷却控温装置3-02安装在第二衬底上，这是本专业技术人员可以实施的。其中，本实施例自倍频晶体的切割方向按如下方法确定：
选择I类相位匹配方式，按图3给出的Nd:YCOB晶体的1060nm激光倍频产生530nm激光的I类相位匹配角，选择Nd:YCOB晶体的两个有效非线性系数较大的相位匹配方向((θ1＝67°，
)和(θ2＝145°，
))，作为晶体中激光产生的方向。这两个相位匹配方向所确定的平面作为板条型自倍频晶体的前后侧面，垂直于这两个相位匹配方向的平分线的平面作为板条型自倍频晶体的上下表面。按这种方法将Nd:YCOB加工成12×2×6mm3的板条状，其中Nd:YCOB自倍频晶体长度为12mm，厚度为2mm，宽度为6mm。这两个相位匹配方向(θ1＝67°，
)和(θ2＝145°，
)的夹角由空间几何可求出，即α为128°。Nd:YCOB晶体对于基频光1060nm的折射率约为1.667，对于倍频光530nm的折射率约为1.6863，为了使基频光和倍频光在Nd:YCOB自倍频晶体上下表面产生全反射而被限制在其中按选定的两个相位匹配方向(θ1＝67°，
)和(θ2＝145°，
)传播，需要在Nd:YCOB晶体上下表面分别键合或光胶一块折射率小于1.505的衬底材料。晶体端面斜角x按公式n·sin(α/2-x)＝sin(90°-x)算出，为34.3°。见图4.。Nd:YCOB晶体经上述方法制作成板条型自倍频晶体1后，左右两端面经光学抛光，并镀上对于倍频光和基频光具有高透射率的增透膜，之后放置在晶体冷却控温装置3中进行固定、散热和控温。
本实施例中的第一泵浦源4-01、第二泵浦源4-02是中心波长为811nm附近的半导体激光器，该泵浦源被分别放置在第一泵浦源散热装置5-01、第二泵浦源散热装置5-02上进行固定和散热，泵浦源被固定的位置使得811nm泵光从晶体前后侧面有效耦合进入晶体内被吸收，实现泵浦过程；这是本专业技术人员可以实施的。
本实施例中的激光谐振腔为由谐振腔A镜7、谐振腔B镜8组成的对光具有正反馈作用的激光谐振腔；激光谐振腔A镜和激光谐振腔B镜分别放置在所述板条状的自倍频晶体两头的端面11(即板条状的自倍频晶体长边的两端)外侧，第一泵浦源4-01和第二泵浦源4-02分别对准该自倍频晶体的前后侧面(长度L×厚度H的面)，即采用侧面泵浦的方式，如图2所示，泵浦光有效耦合进入晶体内被吸收，实现泵浦过程使得基频激光和倍频激光在晶体内沿“之”字传播。倍频光在板条状的自倍频晶体的表面成线阵激光输出10。谐振腔A镜(输出镜)7为，谐振腔B镜(高反镜)8可以是平凹镜、平平镜、平凸镜、石英晶片基质或者直接将其制作在板条型自倍频晶体端面上。将谐振腔A镜(输出镜)7和谐振腔B镜(高反镜)8分别安装在第一谐振腔镜A的固定装置9-01和第二谐振腔镜B的固定装置9-02上，这是本专业技术人员可以实施的。谐振腔A镜镀上对于基频光高反射率、对于倍频光高透射率的膜，谐振腔B镜镀上对于基频光高反射率、对于倍频光高反射率的膜。
本实施例中，为了使基频光和倍频光在Nd:YCOB自倍频晶体上下表面产生全反射而被限制在晶体中沿“之”字型传播，也可以在晶体上下表面分别镀对于基频光和倍频光双高反膜。
实施例3
本实施例制做一种基于Nd:GdCOB晶体的板条自倍频激光器。本实施例与实施例2类似，腔内激光在晶体内沿“之”字型传播，实现线阵输出。与实施例2的结构不同之处主要为：
一是，自倍频晶体材料采用掺杂浓度为8at.％的Nd:GdCOB晶体。
二是，泵浦方式由实施例2中的前后侧面泵浦改为板条的两头端面泵浦，即第一泵浦源4-01和第二泵浦源4-02分别对准该自倍频晶体的两头的端面11作为激光泵浦入射面。
三是，倍频光出射方向由实施例2中的沿左右端面方向出射改为在自倍频晶体上表面出射。这种输出方式的优点是，一方面可实现线阵输出，一方面，由于倍频光在晶体内传播的距离减少而使得自吸收损耗减少，提高了倍频光输出效率。
四是，由于倍频光出射方向的改变，切割晶体时，只需使得“之”字型偏向上的方向满足相位匹配，为有效非线性系数最大方向。
五是，为了使基频光在晶体中沿“之”字型传播形成谐振，并实现倍频光在晶体上表面成线阵出射，采用不在“自倍频晶体上下表面分别键合或光胶一块折射率小于1.505的其他晶体材料或衬底材料”，而是在Nd:GdCOB晶体上表面镀上对于基频光高反、倍频光高透的膜，下表面镀上对于基频光高反的膜。
六是，仅在自倍频晶体下表面上安装第一晶体冷却控温装置3-01，只对晶体单侧进行散热。
本实施例的具体结构参考图5。
实施例4
本实施例制做一种基于Yb:YAB晶体的板条自倍频激光器。本实施例与实施例3类似，不同之处主要有三点：一是自倍频晶体材料改为掺杂浓度为6at.％的Yb:YAB晶体，晶体切割和制做方法与实施例3类似；二是泵浦源改为中心波长为790nm的光纤激光器；三是泵浦方式改为在板条晶体上下表面的靠近左右端面处进入，因此，在板条晶体的泵浦光进入处镀对于泵浦光的高透膜，左右端面镀上对于泵浦光的高反膜。
本实施例的具体结构参考图6。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变型，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种具有单一束激光输出的自倍频激光器，包括第一泵浦源和第二泵浦源、光学晶体、激光谐振腔A镜、激光谐振腔B镜和具有散热和控温功能的第一晶体冷却控温装置；其特征在于，所述光学晶体为自倍频晶体，所述的自倍频晶体制作成长度L×宽度W×厚度H的板条状，切割时长度方向为自倍频晶体的相位匹配方向，为通光方向；该自倍频晶体的板条的两头的端面(11)，经光学抛光并镀上对于基频光和倍频光高透射的膜；所述板条状的自倍频晶体放置在第一晶体冷却控温装置上，所述泵浦源对准自倍频晶体的一个面进行泵浦，并在泵浦光进入处镀对泵浦光高透射的膜，进行泵浦并被充分吸收，所述激光谐振腔A镜和激光谐振腔B镜的膜分别镀在所述板条状的自倍频晶体两头的端面上，或者在所述板条状的自倍频晶体两头的端面(11)外侧分别放置独立的激光谐振腔A镜和激光谐振腔B镜，使得基频激光和倍频激光在晶体内沿“一”字传播，实现单一束激光输出；
其中，在所述激光谐振腔A镜的膜为对于基频光高反射率、对于倍频光高透射率的膜；在所述激光谐振腔B镜的膜为对于基频光高反射率、对于倍频光高反射率的膜。
2.根据权利要求1所述的具有单一束激光输出的自倍频激光器，其特征在于，还包括第二晶体冷却控温装置，所述的第二晶体冷却控温装置设置在自倍频晶体的另一表面。
3.根据权利要求1所述的具有单一束激光输出的自倍频激光器，其特征在于，所述泵浦源对准自倍频晶体的一个面进行泵浦指的是泵浦源对板条状自倍频晶体的两头端面或其中一端面进行泵浦、对板条状自倍频晶体前后侧面或其中一侧面进行泵浦、在板条晶体非制冷面的上表面大面积进行泵浦或者在板条状自倍频晶体两末端部分的上下表面处进行泵浦。
4.根据权利要求1所述的具有单一束激光输出的自倍频激光器，其特征在于，所述激光谐振腔A或激光谐振腔B镜是平凹镜、平平镜、平凸镜、石英晶片基质或光学玻璃。
5.根据权利要求1所述的具有单一束激光输出的自倍频激光器，其特征在于，所述自倍频晶体为掺钕三硼酸钙氧钇晶体Nd:YCOB、掺钕三硼酸钙氧钇钆晶体Nd:GdCOB或掺镱四硼酸铝钇晶体Yb:YAB。
6.一种具有线阵激光输出的自倍频激光器，包括第一泵浦源、光学晶体、激光谐振腔和具有散热和控温功能的第一晶体冷却控温装置；其特征在于，所述光学晶体为自倍频晶体，所述的自倍频晶体制作成长度L×宽度W×厚度H的板条状，该板条状的自倍频晶体的两头的端面(11)切成斜面；在该自倍频晶体的上表面或下表面键合第一衬底，或者上表面和下表面分别键合第一衬底和第二衬底，或者在该自倍频晶体的上表面和下表面镀上对于基频光高反射的膜，或者在该自倍频晶体的上表面镀上对于基频光高反射、倍频光高透射的膜，下表面镀上对于基频光高反射的膜；并且在该自倍频晶体的一个表面安装第一晶体冷却控温装置，或者第一晶体冷却控温装置和第二晶体冷却控温装置分别安装在该自倍频晶体的2个表面上；所述的第一泵浦源对准所述自倍频晶体的一个面进行泵浦，或在板条晶体非制冷面的上表面大面积进入泵浦，泵浦光进入处镀对泵浦光高透射的膜，进行泵浦并被充分吸收；
所述激光谐振腔由激光谐振腔A镜和激光谐振腔B镜组成；所述的激光谐振腔A镜和激光谐振腔B镜分别置于所述板条状的自倍频晶体两头端面的外侧；或者，所述的激光谐振腔A镜和激光谐振腔B镜分别为膜并分别镀在所述板条状的自倍频晶体两头的端面上；所述激光谐振腔A镜和激光谐振腔B镜使得基频激光和倍频激光在自倍频晶体内沿“之”字传播，倍频光在板条状的自倍频晶体的表面成线阵输出，或在端面成单一束激光输出；所述自倍频晶体切割方向为：该自倍频晶体前后侧面平行于两个非线性系数较大的相位匹配方向(θ1，φ1)和(θ2，φ2)所确定的平面，该自倍频晶体的上下表面垂直于这两个相位匹配方向(θ1，φ1)和(θ2，φ2)的平分线；
当激光谐振腔A镜和激光谐振腔B镜为膜并分别镀在所述板条状的自倍频晶体两头的端面(11)上时，所述的端面斜角为α/2，所述α为自倍频晶体中沿“之”字型传播的两个方向光的夹角；
当激光谐振腔A镜和激光谐振腔B镜置于所述板条状的自倍频晶体两头端面的外侧时，所述的自倍频晶体端面斜角为：端面斜角为x，其中n·sin(α/2-x)＝sin(90°-x)，n为自倍频晶体的折射率；
其中，作为激光谐振腔A镜的膜为对于基频光高反射率、对于倍频光高透射率的膜；作为激光谐振腔B镜的膜为对于基频光高反射率、对于倍频光高反射率的膜。
7.根据权利要求6所述的具有线阵激光输出的自倍频激光器，其特征在于，所述激光谐振腔A或激光谐振腔B镜是平凹镜、平平镜、平凸镜、石英晶片基质或光学玻璃。
8.根据权利要求6所述的具有线阵激光输出的自倍频激光器，其特征在于，所述自倍频晶体为掺钕三硼酸钙氧钇晶体Nd:YCOB、掺钕三硼酸钙氧钇钆晶体Nd:GdCOB或掺镱四硼酸铝钇晶体Yb:YAB。
9.根据权利要求6所述的具有线阵激光输出的自倍频激光器，其特征在于，所述衬底为折射率小于n·sin(α/2)的材料，所述的n为自倍频晶体的折射率。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010101599182A CN102074888B (zh) | 2010-04-23 | 2010-04-23 | 具有单一束激光输出或线阵激光输出的自倍频激光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010101599182A CN102074888B (zh) | 2010-04-23 | 2010-04-23 | 具有单一束激光输出或线阵激光输出的自倍频激光器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102074888A CN102074888A (zh) | 2011-05-25 |
| CN102074888B true CN102074888B (zh) | 2012-03-07 |
Family
ID=44033290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010101599182A Expired - Fee Related CN102074888B (zh) | 2010-04-23 | 2010-04-23 | 具有单一束激光输出或线阵激光输出的自倍频激光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102074888B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106159659A (zh) * | 2015-04-16 | 2016-11-23 | 道中道激光科技有限公司 | 激光二极管泵浦的固体激光器 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102842252B (zh) * | 2012-08-22 | 2014-10-08 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种发散角小光束质量好的绿色激光指示器 |
| CN103490275A (zh) * | 2013-09-24 | 2014-01-01 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 基于键合晶体的1.5至1.6微米波段及其变频激光器 |
| CN108110598A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-06-01 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种板条激光增益模块 |
| CN109378698A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-02-22 | 山东大学 | 一种高功率板条绿光激光器 |
| CN109659806B (zh) * | 2019-02-22 | 2020-11-06 | 山东大学 | 一种温度不敏感型倍频晶体器件及其应用 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04171778A (ja) * | 1990-11-05 | 1992-06-18 | Hoya Corp | 固体レーザ装置 |
| US5677921A (en) * | 1995-03-24 | 1997-10-14 | The Regents Of The University Of California | Ytterbium-doped borate fluoride laser crystals and lasers |
| CN1254891C (zh) * | 2003-12-05 | 2006-05-03 | 清华大学 | 板条状激光增益介质的双波长组合泵浦方法及其增益模块 |
| CN1309125C (zh) * | 2004-11-02 | 2007-04-04 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 半导体激光侧面泵浦的固体板条激光器 |
| CN1822452A (zh) * | 2006-03-22 | 2006-08-23 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 采用透镜导管耦合的固体板条激光器 |
-
2010
- 2010-04-23 CN CN2010101599182A patent/CN102074888B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106159659A (zh) * | 2015-04-16 | 2016-11-23 | 道中道激光科技有限公司 | 激光二极管泵浦的固体激光器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102074888A (zh) | 2011-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102074888B (zh) | 具有单一束激光输出或线阵激光输出的自倍频激光器 | |
| EP1928064B1 (en) | Multipath laser apparatus using a solid-state slab laser rod | |
| EP1763116B1 (en) | Mode control waveguide laser | |
| US20110200292A1 (en) | Glass core planar waveguide laser amplifier | |
| CN103779772B (zh) | 采用复合泵浦耦合的激光器模块及固体激光器 | |
| JP7037731B2 (ja) | フォノンバンド端発光に基づく全固体大出力スラブレーザ | |
| CN112436370B (zh) | 一种端泵板条激光放大器 | |
| EP2312706A1 (en) | Solid-state laser device | |
| JP3899411B2 (ja) | ３つの反射面による多重反射で構成される光路を用いたスラブ型固体レーザ媒体、またはスラブ型非線形光学媒体 | |
| CN102891432B (zh) | 一种基于函数掺杂的透明陶瓷板条泵浦装置 | |
| CN112397977B (zh) | 一种板条激光器 | |
| CN102074889B (zh) | 一种单频可见光激光器 | |
| CN101572386A (zh) | 倾斜板条激光放大器 | |
| CN102214892B (zh) | 一种基于块状激光自变频材料级联效应的激光器 | |
| CN101051730A (zh) | 一种腔内倍频激光器 | |
| US6047014A (en) | Solid state laser and method of manufacturing the same | |
| CN113258418B (zh) | 一种激光放大*** | |
| JP5933754B2 (ja) | 平面導波路型レーザ装置 | |
| CN108879311A (zh) | 一种用于板条形激光晶体的泵浦耦合装置及方法 | |
| EP2830168A1 (en) | Laser device | |
| CN114696195B (zh) | 可***式单块环形腔激光装置 | |
| CN101814688A (zh) | 一种高偏振比输出的腔内倍频微片激光器 | |
| CN115173195A (zh) | 高能量激光放大器 | |
| JP3430049B2 (ja) | 固体レーザ装置 | |
| Vretenar | Room temperature and cryogenic Yb: YAG thin disk laser: single crystal and ceramic |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120307 |