[发明专利]一种半导体泵浦的腔内倍频微片激光器

说明书

技术领域 本发明涉及激光领域，尤其涉及一种采用掺Nd³⁺的激光增益介质、倍频晶体及其他光学元件构成的半导体泵浦的腔内倍频微片激光器。

背景技术 近些年来，人们采用Nd:YVO₄和Nd:GdVO₄和倍频晶体KTP构成微片式腔内倍频激光器，从而获得较廉价的低功率绿光输出激光器。目前广泛采用的是以输出波长为808nm附近的LD作为泵浦源，由于Nd离子在808nm波长附近吸收半峰宽，一般为3nm～13nm，所以制作为半导体激光器可使用温度带宽一般在10℃～40℃范围，但这仍不能满足人们通常使用的-20℃～50℃环境温度。

人们亦报导了使用880nm附近半导体激光器作为泵浦源泵浦Nd³⁺激光增益介质作为分离腔激光器，由于880nm波长更接近激光振荡波长如946nm、1064nm、1342nm等波长，量子转化效率更高，从而获得比808nm泵浦波长更高的光-光转化效率，但这主要为了获得更高1064nm等波长激光器输出或腔内倍频输出，尤其作为高功率输出，880nm可以减少激光增益介质的热效应，但尚没有用于微片式腔内倍频激光器，因为通常Nd:YVO₄，Nd:GdVO₄人们只使用Nd³⁺3at.％附近浓度激光增益介质，而此时Nd³⁺在808nm附近吸收系数比880nm处吸收系数大三倍或三倍以上，使用880nm泵浦光在薄片激光增益介质时，其光-光效率不如使用808nm泵浦波长高，在低功率使用没有优势，因此目前为止文献尚未有采用880nm泵浦微片式腔内倍频激光报告。但是人们采用波长808nm作泵浦光对高浓度Nd³⁺激光增益介质易产生荧光浓度淬灭效应，浓度阈值较低，所以人们采用掺杂浓度较低的Nd³⁺激光增益介质。如采用⁴I_9/2能级直接泵浦到⁴F_3/2能级的泵浦源，由于²H_9/2→⁴F_3/2或⁴F_5/2→⁴F_3/2跃迁所导致的无辐射跃迁消除，这种效应产生的荧光浓度淬灭效应将会消失。

发明内容 本发明目的是提供一种可以获得宽温度范围、高倍频转化效率的半导体泵浦的腔内倍频微片激光器。

本发明采用以下技术：微片激光器包括半导体激光器、光学耦合元件和微片式倍频激光器，微片式倍频激光器包括激光增益介质、倍频晶体和光学元件，其中半导体激光器泵浦波长为880nm±20nm波长光作为泵浦光(⁴I_9/2→⁴F_3/2)，激光增益介质为采用掺入Nd³⁺的激光增益介质。

上述的掺入Nd³⁺的激光增益介质如Nd:YVO₄、Nd:GdVO₄或Nd:LuVO₄中，Nd³⁺的浓度为3at.％以上，如6at.％、8at.％、10at.％，或者更高浓度。

上述的掺入Nd³⁺的激光增益介质是Nd:YVO₄、Nd:GdVO₄、Nd:KGW、Nd:YLF或Nd:YAG一系列高掺杂Nd³⁺的激光器增益介质。

本发明采用以上技术，采用⁴I_9/2→⁴F_3/2跃迁吸收波长880nm附近作为泵浦光泵浦高掺杂Nd³⁺的激光增益介质构成腔内倍频的微片式激光器，有以下优点：

①相对常规⁴I_9/2→²H_9/2或⁴I_9/2→⁴F_5/2的808nm泵浦光，880nm附近波长作为泵浦光产生激光的光——光转化量子效率更高，从而提高整个微片激光器倍频激光输出效率

②由于提高泵浦光光——光转化效率同时亦降低了微片激光器热效应，这有利提高微片激光器整体稳定性能