[发明专利]通过Pr掺杂RGB激光器中的腔长控制进行波长切换

说明书

技术领域

本发明涉及一种在不同发射波长之间切换固态激光器的激光发射的方法，所述不同发射波长基于固态激光器的固态激光介质中的不同电子跃迁。本发明还包括可依照所述方法在不同发射波长之间切换的固态激光设备。

在过去的几年中，对于开发在可见波长区域中发射的新固态激光器的兴趣增加。事实上，这些激光源可能在开发新一代彩色显示器、新的数据存储技术、全息技术、用于天体物理实验的校准星中是有用的，并且也可能在生物医学应用任务和其他技术领域中是有用的。一旦以蓝色、绿色和红色发射的固态激光器可用，它们可以例如代替投影中的UHP灯。

由于其电子配置，Pr³⁺离子是稀土离子中作为蓝色二极管泵浦固态激光器中的激活剂的最有希望的候选之一。Pr³⁺离子在蓝色波长处表现出明显的吸收并且可以将该辐射转换成青色、绿色、红色和橙色波长的激光发射。该事实允许从相同的活性介质投射不同可见光波长的激光辐射。

背景技术

已经在YAlO₃中证明了室温下Pr³⁺离子的激光作用，但是最佳的结果在氟化物材料中在脉冲和连续波（cw）状况下获得。由于氟化物的低光子能量，作为用于可见激光发射的上能级的³P₀能级不被非辐射弛豫猝熄。第一个激光实验使用Xe闪光灯、染料激光器或Ar⁺激光器作为泵浦源。近年来，固态技术的发展增强了使用激光二极管或光学泵浦半导体激光器（OPS）作为泵浦源的发射。

Pr³⁺离子中的可见激光跃迁经常以两种主要方式获得：使用Pr³⁺/Yb³⁺共掺杂，在红外区泵浦，或者直接泵浦Pr³⁺离子的³P₀三重态（manifold）。由于Pr³⁺/Yb³⁺中的雪崩激发过程而引起的上转换发射已经用来在红外泵浦下获得可见光发射。报道了在Pr³⁺/Yb³⁺:LiYF₄晶体和Pr³⁺/Yb³⁺:ZrF₄,BaF₂,LaF₃,AlF₃,NaF₃ (ZBLAN)玻璃中的红色光谱范围内的激光振荡。已经呈现了红外激发下的Pr³⁺/Yb³⁺:BaY₂F₈的红色和橙色激光振荡。直接泵浦OPS（光学泵浦半导体）的³P₀能级，也演示了来自单个Pr³⁺掺杂LiLuF₄晶体的640nm、721nm、607nm和522nm的激光发射。

发射的所述不同激光波长通过使用在激射波长处具有高反射率的适当输出耦合器而单独地获得。然而，对于许多不同的应用而言，非常希望的是从单个激光设备中获得超过一个波长。特别地，允许在不同的发射波长之间切换的设备将是很有用的。

DE3730563C2描述了一种可在两个不同发射波长之间切换的Nd:YAG固态激光器，所述发射波长基于Nd:YAG固态激光介质的不同电子跃迁。在该设备中，在用于所述不同发射波长的不同位置处提供了激光腔的两个不同的外耦合镜。这些外耦合镜之一被设计成对于具有较低增益的发射波长之一是完全反射的，并且对于另一发射波长是透射的。第二外耦合镜设置在第一外耦合镜之后并且被设计成对于第二发射波长是高度反射的。通过阻挡或打开所述两个外耦合镜之间的光束路径，可以在所述两个发射波长之间切换激光发射波长。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种在不同发射波长之间切换固态激光器的激光发射的方法以及一种可依照该方法切换的相应固态激光设备，所述不同发射波长基于固态激光器的固态介质中的不同电子跃迁，该方法和设备允许利用简单的切换机制在所述不同发射波长之间进行容易且方便的切换。

这个目的是利用依照权利要求1和6的方法和设备来实现的。该方法和设备的有利实施例是从属权利要求的主题或者在本说明书的后续部分中加以描述。