[发明专利]一种紧凑结构的自受激拉曼和频激光波长转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光波长装换装置，具体的涉及一种紧凑结构的受激拉曼和频激光波长转换装置。

背景技术

通常固体激光器的输出激光波长来自于激光材料的能级跃迁，可实际应用的固体激光材料不是很多，每种固体激光材料也只有少数可用的激光跃迁谱线，因此能够实用的单谱线波长不能满足不断增长的需求。

随着非线性光学频率转换技术及相应的非线性光学晶体的研究发展，通过非线性光学频率转换技术可以把来自于激光晶体能级跃迁的波长转换为新的激光波长，这些技术分别称为非线性光学倍频、和频、差频和光学参量变换等技术。在非线性光学和频技术中，最常用的是参与和频的两个不同波长的激光都是来自于激光材料的能级跃迁，如美国专利技术No.5.345.457的两个子谐振腔通过两个激光晶体的能级跃迁分别产生1064nm和1318nm两个不同波长的基频光，这两个基频光束再通过谐振腔公共重合部分的和频晶体产生了589nm的波长输出。类似的国内技术有申请号为200410010917.6的授权发明专利，该专利技术提出了一种腔内和频的折叠腔结构。通过和频技术获得新波长的专利技术还有美国专利No.：US20040125834A1，该专利技术中参与和频的两个不同波长的基频光中一个由固体激光材料的准三能级跃迁获得，另一个由固体激光材料的四能级跃迁获得。

激光频率转换的另一种方法是受激拉曼散射技术，该技术是通过拉曼散射介质的受激拉曼散射引起的频移，把入射并通过拉曼散射介质的基频光转换为新波长的激光。这种新波长的激光又可继续通过非线性光学的倍频技术再转换为另一个波长的激光。中国专利申请了这种拉曼激光的倍频技术，申请号分别为200810138022.9和200720029555.4。

发明内容

本发明的目的是结合以上背景技术，提出了一种紧凑结构的受激拉曼和频激光波长转换装置，进一步拓宽可用的单谱线激光波长数量。

为了解决上述技术问题，实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

一种紧凑结构的自受激拉曼和频激光波长转换装置，包括一公共谐振腔，所述公共谐振腔包括一共用谐振腔镜和一共用输出耦合镜，所述共用谐振腔镜与所述共用输出耦合镜之间依次设置有一自受激拉曼散射介质和一非线性和频晶体。

优选的，把共用谐振腔镜的相关膜系制备在所述自受激拉曼散射介质的输入表面构成新的自受激拉曼散射介质，从而取消单独的透镜，其中，所述新的自受激拉曼散射介质的表面可以是凹面，也可以是平面或凸面。

本发明的紧凑结构的受激拉曼和频激光波长转换装置的工作原理如下：

当共用谐振腔内的自受激拉曼散射介质被外部光源发出的泵浦光泵浦时，在该自受激拉曼散射介质不同的能级上分别产生了跃迁波长为λ₀的激光和第二波长为λ₂的激光能级跃迁激光。其中，所述波长为λ₀的激光在共用谐振腔内传播振荡，所述第二波长为λ₂的激光能级跃迁激光也在共用谐振腔内传播振荡。所述波长为λ₀的激光光束通过所述自受激拉曼散射介质时，由于受激拉曼散射效应，使波长为λ₀的激光频移产生了第一波长为λ₁的受激拉曼频移激光，并仍在共用谐振腔内传播振荡。当所述第一波长为λ₁的受激拉曼频移激光光束和第二波长为λ₂的激光能级跃迁激光光束同时入射并通过非线性和频晶体时，由于非线性和频相互作用，产生了不同于第一波长为λ₁和第二波长为λ₂的新的第三波长为λ₃的和频激光，并由共用输出耦合镜输出。

其中，所述λ₁、λ₂和λ₃应满足和频关系1/λ₃＝1/λ₂+1/λ₁。所述非线性和频晶体需要按所述λ₁和λ₂的非线性和频相互作用的位相匹配方向切割，使所述λ₂、λ₃和λ₁在所述非线性和频晶体中传播时满足位相匹配关系其中，和都是矢量，并分别是所述波长为λ₁的受激拉曼频移激光、波长为λ₂的激光能级跃迁激光和波长为λ₃的和频激光在所述非线性和频晶体中传播时的折射率。