CN107800036A - 一种全固态黄光激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全固态黄光激光器，包括泵浦光源、聚焦耦合透镜和谐振腔，泵浦光源、聚焦耦合透镜和谐振腔依次排列在一起，谐振腔包括输入镜、激光介质、输出镜和滤光片，激光介质设置在输入镜和输出镜之间，靠近输入镜一侧，滤光片设置在输出镜的外侧；采用掺镝钒酸盐作为激光介质，前后两端面镀有对泵浦光和振荡光高透的膜系。本发明的医用全固态激光器结构简单、体积小、噪声低，无需非线性频率转换过程，直接可以获得医用570~585 nm谱线的激光输出，提高了全固态黄光激光器的稳定性。

Description

一种全固态黄光激光器
技术领域
本发明涉及生物医学领域，更具体地说，本发明涉及一种全固态黄光激光器。
背景技术
黄光波段的激光器（中心波长580 nm，波长范围570~585nm）在激光表演、激光钠导星、玻色爱因斯坦凝聚、激光化学、原子冷却与捕获、激光生物效应、激光医学等方面都具有重要的应用。军事上，可用于空间目标探测与识别；天文望远镜中，黄光激光可替代传统的钠导信号光源；尤其在眼科诊断和治疗方面，相比其他波长的激光，577±5 nm波段的黄色激光为眼科光凝疗法最佳光谱选择区域，有着显著优点，具有不可替代的作用。近年来，黄光激光器已成为医用激光领域的研究热点。
半导体激光泵浦全固态激光器通过倍频技术已经获得了红、绿、蓝激光输出，并且得到了广泛的应用，然而黄光激光由于缺少基频光而无法通过倍频手段直接获得。科研人员一直探索着实现黄光激光的方法以及相关技术应用。目前，国内外能够实现黄光激光器的方法主要有：双波长腔内和频、Raman激光器倍频、光泵半导体垂直外腔面发射激光器和腔内倍频等。上述方法主要依赖于通过红外激光的非线性频率转换方式实现。这就造成了，一方面，非线性转换过程中基频光模式竞争导致黄光输出功率的稳定性差、光束质量不佳；另一方面，***的复杂程度直接导致了激光器的体积较大，从而对激光器的可靠性造成了严重的影响。
而能够直接发射黄色波段激光的材料研究最近几年受到了格外重视。从目前国内外的研究来看，主要在有机固体燃料、有机无机杂化晶体、掺杂稀土离子的激光晶体、色心LiF晶体等领域。但由于激光染料本身的物理化学稳定性以及激光循环冷却***的复杂，限制了全固态染料激光器的发展。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种全固态黄光激光器，采用掺镝钒酸盐作为激光介质，激光介质前后两端面镀有对泵浦光和振荡光高透的膜系，无需非线性频率转换过程，从根本上解决困扰全固态黄光激光器的稳定性问题，具有结构简单、体积小、噪声低等优点。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明采用了以下技术方案 ：
本发明的所述的一种全固态黄光激光器，包括：泵浦光源、聚焦耦合透镜和谐振腔依次排列在一起，谐振腔包括输入镜、激光介质、输出镜和滤光片，激光介质设置在输入镜和输出镜之间，靠近输入镜一侧，滤光片设置在输出镜的外侧；激光介质前后两端面镀有对泵浦光和振荡光高透的膜系；所述谐振腔还包括对所述激光介质散热的制冷装置；其中，所述泵浦源发出的泵浦光被所述聚焦耦合透镜聚焦在位于所述谐振腔里的所述激光介质；所述激光介质吸收泵浦光，在所述谐振腔产生振荡激发出黄光激光，依次经过黄光输出镜和滤光片，输出黄光激光。
进一步的，泵浦光源为半导体激光器、光纤激光器或半导体泵浦的固体激光器；其中，泵浦光源的工作模式为连续工作模式或脉冲触发工作模式。
进一步的，所述激光介质为圆柱形的掺镝钒酸盐单晶或者陶瓷，或六面体状的掺镝钒酸盐单晶或者陶瓷，或碟片状的掺镝钒酸盐单晶或者陶瓷，或为光纤状的掺镝钒酸盐单晶或者陶瓷。
进一步的，所述输入镜为平面镜，输出镜为平凹镜，输出镜的曲率半径为50mm~200mm，输出镜的黄激光透过率为0.1%~20%。
进一步的，所述谐振腔装置可以是直线腔、V型腔或 Z型腔。
进一步的，所述制冷装置包括：紫铜散热器，其包裹在所述增益介质的侧面；半导体制冷器，其连接到所述紫铜散热器的底部；散热片，其连接到所述制冷器的底部，通过风扇将热量携带走。
具体的来说，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果 ：
1）激光介质为为圆柱形的掺镝钒酸盐单晶或者陶瓷，或六面体状的掺镝钒酸盐单晶或者陶瓷，或碟片状的掺镝钒酸盐单晶或者陶瓷，或为光纤状的掺镝钒酸盐单晶或者陶瓷，无需进行非线性频率转换的过程，均可以直接实现黄光激光输出；从根本上解决困扰全固态黄光激光器的稳定性问题，具有稳定性好的优点；
2）泵浦光源的工作模式为连续工作模式或脉冲触发工作模式；采用连续工作模式可以获得较高平均功率的黄光激光，采用脉冲触发工作模式可有效缓解激光介质的热效应问题；
3）谐振腔呈直线腔，结构简单，稳定性和可靠性好，便于光学元件的更换和调试，适合于黄光激光器的输出性能探索和参数优化；
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明所述的一种全固态黄光激光器的结构示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
实施例 1 ：
如图1所示，本发明的一种全固态黄光激光器，包括：泵浦光源11、聚焦耦合透镜12和谐振腔20依次排列在一起，谐振腔20包括输入镜21、激光介质22、输出镜23和滤光片24，激光介质22设置在输入镜21和输出镜23之间，靠近输入镜一侧，滤波片24设置在输出镜23的外侧；谐振腔20还包括对激光介质22散热的制冷装置25；
泵浦光源11发出的泵浦光被聚焦耦合透镜12聚焦在位于谐振腔20里的激光介质22；激光介质22吸收泵浦光，在谐振腔20产生振荡，激发出黄光激光，依次经过黄光输出镜23和滤光片24，输出黄光激光。
所述的泵浦光源11为一半导体激光器，其工作模式为连续工作模式，最大泵浦功率4 W，输出波长450 nm。
所述的激光介质22为掺镝钒酸盐单晶，激光介质采用侧面散热，被包裹在紫铜散热器中；半导体制冷器，其连接到所述紫铜散热器的底部；散热片，其连接到所述制冷器的底部，通过风扇将热量携带走。
所述的谐振腔20呈直线腔，输入镜21和黄光输出镜23，对于振荡的黄光有高反射率。输入镜21为平面镜，镀有对泵浦光透过率大于95％的增透膜，并且该膜对振荡光反射率大于99.8％；黄光输出镜23对于振荡的黄光能够部分反射，从而使黄光激光从谐振腔20输出。输出镜23的曲率半径为50mm~200mm，输出镜的黄激光透过率为0.1%~20%。
上述实施方式中，泵浦源***10可以是一个泵浦源11产生一个波长的泵浦光，也可以是多个泵浦源11产生多个泵浦光形成合束的泵浦光，从而形成一个高功率的泵浦源，有利于提高输出功率。
上述实施方式中，激光介质22为圆柱形的Dy:GdVO4单晶。其前后两端面镀有对泵浦光和振荡光高透的膜系。
上述实施方式中，滤光片24对泵浦光进行滤除，实现黄光激光输出。
实施例 2 ：
与实施例 1 大体相同，不同之处如下 ：
（1）泵浦光源11为一半导体激光器，其工作模式为脉冲触发工作模式。
（2）激光介质22为六面体状的Dy:YVO4陶瓷。其前后两端面镀有对泵浦光和振荡光高透的膜系。
（3）谐振腔20为V型腔结构。
实施例 3 ：
与实施例 1 大体相同，不同之处如下 ：
（1）泵浦光源11为一半导体泵浦的固体激光器，其工作模式为脉冲触发工作模式。
（2）激光介质22为碟片状的Dy:LuVO4单晶。其前后两端面镀有对泵浦光和振荡光高透的膜系。
（3）谐振腔20为Z型腔结构。
实施例 4 ：
与实施例 1 大体相同，不同之处如下 ：
（1）泵浦光源11为一半导体激光器，其工作模式为脉冲触发工作模式。
（2）激光介质22为光纤状的Dy:LuVO4单晶。其前后两端面镀有对泵浦光和振荡光高透的膜系。
（3）谐振腔20为V型腔结构。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 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)

1.一种全固态黄光激光器，包括泵浦光源、聚焦耦合透镜和谐振腔，其特征在于：泵浦光源、聚焦耦合透镜和谐振腔依次排列在一起，谐振腔包括输入镜、激光介质、输出镜和滤光片，激光介质设置在输入镜和输出镜之间，靠近输入镜一侧，滤光片设置在输出镜的外侧；激光介质前后两端面镀有对泵浦光和振荡光高透的膜系；所述谐振腔还包括对所述激光介质散热的制冷装置；其中，所述泵浦源发出的泵浦光被所述聚焦耦合透镜聚焦在位于所述谐振腔里的所述激光介质中；所述激光介质吸收泵浦光，在所述谐振腔产生振荡激发出黄光激光，依次经过黄光输出镜和滤光片，输出黄光激光。
2.如权利要求1所述的一种全固态黄光激光器，其特征在于，所述泵浦光源为半导体激光器、光纤激光器或半导体泵浦的固体激光器；其中，泵浦光源的工作模式为连续工作模式或脉冲触发工作模式。
3.如权利要求1所述的一种全固态黄光激光器，其特征在于，所述激光介质为圆柱形的掺镝钒酸盐单晶或者陶瓷，或六面体状的掺镝钒酸盐单晶或者陶瓷，或碟片状的掺镝钒酸盐单晶或者陶瓷，或为光纤状的掺镝钒酸盐单晶或者陶瓷。
4.如权利要求1所述的一种全固态黄光激光器，其特征在于，所述输入镜为平面镜，输出镜为平凹镜，输出镜的曲率半径为5mm~3000mm，输出镜的黄激光透过率为0.1%~20%。
5.如权利要求1所述的一种全固态黄光激光器，其特征在于，所述谐振腔装置可以是直线腔、V型腔或 Z型腔。
6.如权利要求1-5中任一项所述的一种全固态黄光激光器，其特征在于，所述制冷装置包括：紫铜散热器，其包裹在所述增益介质的侧面；半导体制冷器，其连接到所述紫铜散热器的底部；散热片，其连接到所述制冷器的底部，通过风扇将热量携带走。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109167247A (zh) * 2018-11-12 2019-01-08 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种固体激光器
CN110535017A (zh) * 2019-09-12 2019-12-03 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 基于双掺杂晶体的全固态黄光激光器
CN112019165A (zh) * 2020-08-27 2020-12-01 中电科仪器仪表有限公司 基于泵浦杂散高抑止的太赫兹宽带二倍频电路及二倍频器

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