[发明专利]一种基于硅钛钡石结构晶体的拉曼激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于硅钛钡石结构晶体的拉曼激光器，尤其涉及以硅钛钡石结构晶体作为拉曼增益晶体的拉曼激光器，属于激光技术领域。

背景技术

利用拉曼晶体的受激拉曼散射（SRS）效应能够获得固体激光器不能直接发射的波长的激光，利用现有的拉曼晶体可以获得从紫外波段到近红外波段的激光输出，包括新型的黄光、橙光激光以及1.5μm人眼安全激光，在天文、军事、医疗、电子显示、遥感、海洋探测、化学等多个领域有广泛的应用，因此探究新型拉曼晶体已经成为材料研究领域的热点之一。

拉曼激光器的性能，决定于拉曼晶体的特性。目前进入实用性阶段的拉曼晶体有Ba(NO₃)₂、KGd(WO₄)₂和KY(WO₄)₂。其中，Ba(NO₃)₂晶体有大的稳态拉曼增益，是稳态拉曼激光器中很好的拉曼活性介质，但是不适合瞬态拉曼激光器使用且易潮解，机械加工性能差。KGd(WO₄)₂和KY(WO₄)₂晶体有较大的瞬态拉曼增益，但是它们从熔点到室温间存在相变，只能用助溶剂法生长，所以获得适合拉曼激光器使用的尺寸较大的晶体比较困难。这些都限制了基于上述晶体的拉曼激光器，要么维护困难，要么价格昂贵，不易广泛应用，难以产业化。

发明内容

针对现有拉曼激光器存在的问题，本发明提供一种基于硅钛钡石结构拉曼晶体的激光器及其工作方法。

本发明还提供硅钛钡石结构拉曼晶体的制备方法。

本发明的技术方案如下:

一种受激拉曼激光器，包括泵浦源、激光谐振腔和拉曼晶体，采用硅钛钡石结构的拉曼晶体对激光波长进行调节，产生具有固定频移的激光输出；所述硅钛钡石结构的拉曼晶体通式为：

A₂RM₂O₈，其中A=Ca,Sr或Ba；R=Ti或V；M=Si或Ge。

根据本发明优选的，所述拉曼晶体位于激光谐振腔外形成外腔式拉曼频移激光器；或拉曼晶体位于激光谐振腔内形成内腔式拉曼频移激光器，激光谐振腔由输入镜和输出镜构成。

根据本发明，所述外腔式拉曼频移激光器为腔外单次通过式拉曼激光器、腔外双次通过式拉曼激光器、腔外多次通过式拉曼激光器。

腔外单次通过式拉曼激光器依次由脉冲激光器和拉曼晶体构成。

腔外双次通过拉曼激光器依次由脉冲激光器，输入镜，拉曼晶体和凹面输出镜构成。

腔外双次通过拉曼激光器依次由脉冲激光器，输入镜，拉曼晶体和输出镜构成。

根据本发明，所述内腔式拉曼频移激光器为腔内式连续拉曼激光器、腔内式连续拉曼倍频激光器、腔内式脉冲拉曼激光器、腔内式连续受激拉曼倍频激光器。

腔内式连续拉曼激光器依次由泵浦源、光学耦合系统、输入镜、固体激光介质、拉曼晶体和平面输出镜构成。

腔内式连续拉曼倍频激光器依次由泵浦源、光学耦合系统、输入镜、固体激光介质、拉曼晶体、倍频晶体和输出镜构成。

腔内式脉冲拉曼激光器依次由泵浦源、光学耦合系统、输入镜、固体激光介质、声光调Q开关、拉曼晶体和输出镜构成。

腔内式连续拉曼倍频激光器依次由泵浦源、光学耦合系统、输入镜、固体激光介质、声光调Q开关，拉曼晶体和输出镜构成。

根据本发明，优选拉曼晶体为Ba₂TiSi₂O₈或Ba₂TiGe₂O₈。

根据本发明，优选拉曼晶体通光面为圆形或长方形，拉曼晶体长度为0.5-50mm，优选10-35mm。

所述拉曼晶体通光面抛光、镀膜或不镀膜，按本领域常规技术加工即可。

所述泵浦源优选半导体激光二极管。

所述固体激光介质优选Nd:YAG晶体。

所述倍频晶体为本领域常用晶体，例如KTP晶体、LBO晶体或BBO晶体。

本发明的受激拉曼激光器的工作方法，如下列之一：

A、拉曼晶体在激光谐振腔外的外腔式拉曼频移激光器，用纳秒，皮秒或飞秒脉冲激光器作为泵浦源，采用单通、双通或者多通的方式对A₂RM₂O₈拉曼晶体进行激发，得到脉冲式受激拉曼激光输出。如图1-3所示。