[发明专利]一种低损耗的半导体泵浦激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光领域，尤其涉及一种采用⁴F_3/2→⁴I_11/2跃迁发射中1083nm附近 波长的发射荧光作为基频光的腔内低损耗的半导体泵浦激光器。

背景技术

在Nd离子掺杂的激光增益介质中，⁴F_3/2→⁴I_11/2跃迁中1064nm附近的荧光跃迁 强度最强，一般采用1064nm波长作为基频光以实现倍频或三倍频，以获得绿光或紫外光输 出，如图1、2所示半导体泵浦激光器，其包括泵浦系统100、激光腔腔片101、102、105、 均匀介质激光增益介质103如Nd:YAG以及非线性倍频晶体104。

对于Nd掺杂的激光介质材料，532nm左右波长正好落在Nd离子吸收特征峰的次峰上。 为了实现1064nm波长的倍频或三倍频输出，减少腔内损耗，通常采用折叠腔或加入其它光 学器件，使532nm波长的光不经过激光增益材料，以达到减少腔内损耗的目的。利用这些方 法，可以减少激光腔中的损耗，但是结构比较复杂，为其应用带来了一定的难度。

对于稀土离子掺杂系统，稀土离子的能级结构可采用中心场近似得到，并且稀土离子的f 层电子在外电子层的屏蔽作用，可以近似得认为是自由离子。这样稀土离子的能级可以用 ^2S+1L_J表示。对不在外场作下的自由原子或离子而言，一组LSJ只对应于一个能级。在激光增 益介质中，稀土离子受到晶体场的作用，^2S+1L_J能级分裂成多条谱线。如图2所示，在Nd³⁺离子中，⁴F_3/2多重态分裂成R₁和R₂两条谱线，而⁴I_11/2多重态分裂成Y₁到Y₆共6条谱线。

在Nd:YVO₄晶体中，Nd离子在晶体中占据D_2d点群的位置，根据跃迁选择规则，对于 ⁴F_3/2→⁴I_11/2跃迁而言，在σ偏振光谱中，从R谱项到Y谱项的所有跃迁是允许的；而在π偏 振的光谱中，只有R₁→Y₂、Y₄、Y₆，及R₂→Y₁、Y₃、Y₅跃迁是许可的。在掺杂Nd³⁺离子的 激光增益介质中，杂质的引入，对荧光辐射有所影响，原来禁止的跃迁也会发生，但是其几 率很小，可以不加考虑。

根据Judd-Ofelt理论，计算发现Nd:YVO₄晶体在π偏振方向上R₁→Y₂跃迁(波数为 9396cm^-1，及1064nm)的跃迁几率为0.2291，在σ偏振方向上R₁→Y₅跃迁(波数为9230cm^-1， 及1083nm)的跃迁几率为0.1812(Luo Zundu，eds.J.Phys.：Condens.Matter vol.6，pp. 3737-3748)。在常温荧光测试中，可以发现此两波段跃迁的存在。