CN105703212A - 一种可调谐蓝—青激光器及获取激光的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调谐蓝—青激光器，所述激光器包括依次设置在光路上的激光种子源、激光放大器、准直透镜、第一聚焦透镜、倍频晶体、第一滤光片、第二聚焦透镜、四倍频晶体、第二滤光片，该激光器采用对掺铥光纤激光***2000nm附近波段的高功率基频光进行四倍频的方法获得450-525nm蓝—青波段可调谐激光输出，具有输出功率高、调谐范围宽、单频性好等优点。

Description

一种可调谐蓝—青激光器及获取激光的方法

技术领域

本发明涉及激光技术领域中的激光器，特别涉及一种可调谐蓝—青激光器及获取激光的方法。

背景技术

波长475-525nm的蓝—青波段激光光源在激光雷达、光谱以及原子物理等领域具有非常重要的应用背景。目前获得该波段的激光输出主要途径包括传统的氩离子激光器以及基于固体激光和非线性光学频率变换技术的倍频钛宝石激光器和通过掺Nd3+激光增益介质的0.9μm激光与1.06μm激光和频等。

氩离子激光器尽管可以获得较高的输出功率，但其体积重量和维护方面的不便限制了其应用，而且输出波长难以调谐；基于全固态钛宝石激光器倍频的方法可以实现很宽的调谐范围，但钛宝石激光器本身对泵浦源的要求以及热效应限制了其输出功率；Nd³⁺激光和频方法也难以获得较高的输出功率。

掺铥(Tm)光纤激光器波长调谐范围覆盖了2μm附近1800-2100nm的很宽波段，采用主振放大(MOPA)结构的Tm光纤激光***能够提供几百瓦的激光输出，且只需改变种子光波长即可简便地实现输出波长调谐；另外，2μm和1μm附近波段激光倍频所需的非线性晶体，如磷酸钛氧钾(KTP)、偏硼酸钡(BBO)、三硼酸锂(LBO)、周期极化铌酸锂(PPLN)等均非常成熟，能提供很高的非线性增益；因此掺铥光纤激光***输出的2μm基频光结合四倍频技术，成为获得450-525nm蓝—青波段可调谐激光的有效技术手段。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可调谐蓝—青激光器及获取激光的方法，该激光器采用对掺铥光纤激光***2μm附近波段的高功率基频光进行四倍频的方法获得450-525nm蓝—青波段可调谐激光输出，具有输出功率高、调谐范围宽、单频性好。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明采用如下技术方案：

一种可调谐频蓝—青激光器，所述激光器包括依次设置在光路上的激光种子源、激光放大器、准直透镜、第一聚焦透镜、倍频晶体、第一滤光片、第二聚焦透镜、四倍频晶体、第二滤光片。

所述激光种子源发射波长位于掺Tm光纤1800nm-2100nm的增益谱内；

所述准直透镜和所述第一聚焦透镜均为双凸透镜，均镀有1800nm-2100nm增透膜系；

所述倍频晶体，镀有1800nm-2100nm、900nm-1050nm增透膜系；

所述第一滤光片为平镜，镀有1800nm-2100nm高反膜系、900nm-1050nm增透膜系；所述第二聚焦透镜为双凸透镜，镀有900-1050nm增透膜系；

所述四倍频晶体，镀有900nm-1050nm、450nm-525nm增透膜系；

所述第二滤光片为平镜，镀有900nm-1050nm高反膜系、450nm-525nm增透膜系。所述激光种子源为光纤激光器，或半导体激光器或发射波长位于Tm光纤增益的激光器。

所述激光种子源运转方式为连续波、调Q、调制、锁模。

所述倍频晶体和四倍频晶体在进行倍频过程中采用外腔谐振增强的工作方式。

为了解决现有技术存在的问题，本发明还可以采用如下技术方案：

一种使用可调谐频蓝—青激光器获取激光的方法：

步骤一，所述激光种子源发射种子光入射给激光放大器后；所述激光器将种子光进行放大后，输出波长1800nm-2100nm高功率基频光入射给准直透镜；

步骤二，所述准直透镜将波长1800nm-2100nm高功率基频光进行准直后，输出平行光给第一聚焦透镜；

步骤三，所述第一聚焦透镜将平行光进行聚焦后入射给所述倍频晶体，所述倍频晶体倍频产生波长900nm-1050nm二次谐波后，连同残余的1800nm-2100nm基频光一起入射给第一滤光片；

步骤四，所述第一滤光片对残余的1800nm-2100nm基频光进行反射滤除后，并将900nm-1050nm二次谐波入射给第二聚焦透镜；

步骤五，所述第二聚焦透镜对波长900nm-1050nm二次谐波进行聚焦后入射给所述四倍频晶体，所述四倍频晶体倍频产生波长范围450nm-525nm内的蓝—青激光后，连同残余的900nm-1050nm二次谐波一起入射给第二滤光片；

步骤六，所述第二滤光片对残余的900nm-1050nm二次谐波进行过滤，去除残余900nm-1050nm二次谐波，获得纯净的蓝—青激光输出。

本发明有益效果

第一，本发明利用Tm光纤激光四倍频产生蓝—青激光输出，由于掺Tm光纤MOPA可以产生百瓦量级功率的1.8-2.1μm基频光，有利于提高蓝—青激光输出功率；另一方面，掺Tm光纤激光的基频光波长可在1800nm-2100nm的较大范围内进行调谐，从而能够实现宽调谐的蓝—青激光输出。

第二，本发明采用MOPA结构的2μm基频光可实现高功率的单纵模，即单频输出，且单频性优于单频固体激光器，经四倍频后可以获得高性能的单频蓝—青激光。

第三，本发明对掺铥光纤激光***2μm附近波段的高功率基频光进行四倍频，产生450nm-525nm蓝—青波段可调谐激光输出，该方法充分利用2μm掺铥光纤激光***具有输出功率高、调谐范围宽、单频性好等优点，结合高效的倍频技术，实现蓝—青波段的高性能激光输出。

附图说明

图1为本发明的一种可调谐蓝—青激光器的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：激光种子源2：Tm光纤激光放大器

3：准直透镜4：第一聚焦透镜

5：倍频晶体6：第一滤光片

7：第二聚焦透镜8：四倍频晶体

9：第二滤光片

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种可调谐蓝—青激光器，参见图1，本发明实施中，通过对掺铥光纤激光***2μm附近波段的高功率基频光进行四倍频的方法获得450-525nm蓝—青波段可调谐激光输出，这样做的好处是：2μm基频光可以获得数百瓦的输出功率，且调谐性和单频性好，因此有助于实现高功率、宽调谐、窄线宽的蓝—青波段激光输出。

一种可调谐蓝—青激光器，所述激光器包括依次设置在光路上的激光种子源1、激光放大器2、准直透镜3、第一聚焦透镜4、倍频晶体5、第一滤光片6、第二聚焦透镜7、四倍频晶体8、第二滤光片9，其中，

激光种子源1发射波长位于掺Tm光纤1800nm-2100nm的增益谱内，输出波长可调谐；激光放大器2为Tm光纤放大器，全光纤结构，多级放大，功放级输出芯径20μm；准直透镜3和第一聚焦透镜4均为双凸透镜，分别优先焦距为50mm和100mm的准直透镜3和第一聚焦透镜4，其均镀有1800nm-2100nm增透膜；倍频晶体5可以采用PPLN晶体，极化周期29.7μm，镀有1800nm-2100nm、900nm-1050nm增透膜系，通过控制温度保证波长调谐中的相位匹配；第一滤光片6为平镜，镀有1800-2100nm高反膜系、900-1050nm增透膜系；第二聚焦透镜7为双凸透镜，焦距50mm，镀900nm-1050nm增透膜；四倍频晶体8为LBO晶体，theta＝90°、phi＝17.0°切割，镀900nm-1050nm、450nm-525nm增透膜系，同样通过控制温度保证波长调谐中的相位匹配；第二滤光片9为平镜，镀有900nm-1050nm高反、450-525nm增透膜系。

一种使用可调谐频蓝—青激光器获取激光的方法：

步骤一，所述激光种子源发射种子光入射给激光放大器后；所述激光器将种子光进行放大后，输出波长1800nm-2100nm高功率基频光入射给准直透镜；

步骤二，所述准直透镜将波长1800nm-2100nm高功率基频光进行准直后，输出平行光给第一聚焦透镜；

步骤三，所述第一聚焦透镜将平行光进行聚焦后入射给所述倍频晶体，所述倍频晶体倍频产生波长900nm-1050nm二次谐波后，连同残余的1800nm-2100nm基频光一起入射给第一滤光片；

步骤四，所述第一滤光片对残余的1800nm-2100nm基频光进行反射滤除后，并将900nm-1050nm二次谐波入射给第二聚焦透镜；

步骤五，所述第二聚焦透镜对波长900nm-1050nm二次谐波进行聚焦后入射给所述四倍频晶体，所述四倍频晶体倍频产生波长范围450nm-525nm内的蓝—青激光后，连同残余的900nm-1050nm二次谐波一起入射给第二滤光片；

步骤六，所述第二滤光片对残余的900nm-1050nm二次谐波进行过滤，去除残余900nm-1050nm二次谐波，获得纯净的蓝—青激光输出。

实际中，本发明获得蓝—青激光的过程：利用激光种子源1发射种子光，进入掺Tm光纤放大器2后被放大，获得波长2000nm附近的高功率基频光输出，2000nm基频光输出经过准直透镜3准直为平行光，再经第一聚焦透镜4聚焦进入PPLN倍频晶体5，倍频产生波长1μm附近的二次谐波，残余的2000nm附近基频光和倍频产生的1000nm附近二次谐波经过第一滤光片6时，2000nm基频光被反射滤除而1000nm谐波通过，1000nm谐波经过第二聚焦透镜7聚焦后进入LBO四倍频晶体8，产生波长范围450-525nm内的蓝—青激光，残余1μm谐波和蓝—青激光经过所述第二滤光片9对1000nm谐波被反射滤除而蓝—青激光通过，得到纯净的蓝—青激光输出。

其中，激光种子源1可以是光纤激光器，也可以是半导体激光器或其他类型的激光器，只要其发射波长位于Tm光纤增益谱内即可；

其中，激光种子源1可以是连续波运转，也可以是调Q、调制、锁模或其他方式运转；

其中，倍频晶体4和四倍频晶体8可以是PPLN、LBO，也可以是KTP、KTA、LBO、BBO、PPLT，以及其他晶体，只要晶体在相应波段通光且存在相位匹配即可；

其中，为提高倍频以及四倍频效率，倍频过程中可采用外腔谐振增强的工作方式。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可调谐频蓝—青激光器，其特征在于，所述激光器包括依次设置在光路上的激光种子源、激光放大器、准直透镜、第一聚焦透镜、倍频晶体、第一滤光片、第二聚焦透镜、四倍频晶体、第二滤光片。

2.根据权利要求1所述一种可调谐蓝—青激光器，其特征在于：

所述激光种子源发射波长位于掺Tm光纤1800nm-2100nm的增益谱内；

所述准直透镜和所述第一聚焦透镜均为双凸透镜，均镀有1800nm-2100nm增透膜系；

所述倍频晶体,镀有1800nm-2100nm、900nm-1050nm增透膜系；

所述第一滤光片为平镜，镀有1800nm-2100nm高反膜系、900nm-1050nm增透膜系；

所述第二聚焦透镜为双凸透镜，镀有900nm-1050nm增透膜系；

所述四倍频晶体,镀有900nm-1050nm、450nm-525nm增透膜系；

所述第二滤光片为平镜，镀有900nm-1050nm高反膜系、450nm-525nm增透膜系。

3.根据权利要求1所述一种可调谐蓝—青激光器，其特征在于，所述激光种子源为光纤激光器，或半导体激光器或发射波长位于Tm光纤增益的激光器。

4.根据权利要求1所述一种可调谐蓝—青激光器，其特征在于，所述激光种子源运转方式为连续波、调Q、调制、锁模。

5.根据权利要求1所述一种可调谐蓝—青激光器，其特征在于，所述倍频晶体和四倍频晶体在进行倍频过程中采用外腔谐振增强的工作方式。

6.一种利用权利要求1所述的可调谐频蓝—青激光器获取激光的方法：

步骤一，所述激光种子源发射种子光入射给激光放大器后；所述激光器将种子光进行放大后，输出波长1800nm-2100nm高功率基频光入射给准直透镜；

步骤二，所述准直透镜将波长1800nm-2100nm高功率基频光进行准直后，输出平行光给第一聚焦透镜；

步骤三，所述第一聚焦透镜将平行光进行聚焦后入射给所述倍频晶体，所述倍频晶体倍频产生波长900nm-1050nm二次谐波后，连同残余的1800nm-2100nm基频光一起入射给第一滤光片；

步骤四，所述第一滤光片对残余的1800nm-2100nm基频光进行反射滤除后，并将900nm-1050nm二次谐波入射给第二聚焦透镜；

步骤五，所述第二聚焦透镜对波长900nm-1050nm二次谐波进行聚焦后入射给所述四倍频晶体，所述四倍频晶体倍频产生波长范围450nm-525nm内的蓝—青激光后，连同残余的900nm-1050nm二次谐波一起入射给第二滤光片；

步骤六，所述第二滤光片对残余的900nm-1050nm二次谐波进行过滤，去除残余900nm-1050nm二次谐波，获得纯净的蓝—青激光输出。