[发明专利]一种绿色波段的正交偏振双波长激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光器领域。

背景技术

双波长激光可广泛应用于光通信、光动力学医疗、光计算、非线性频率转换、环境监测、激光遥感、激光雷达及光谱学等领域，已是国内外热门的研究课题，特别是利用非线性光学差频技术对双波长激光进行差频，可产生太赫兹波。而太赫兹波与物质相互作用中包含有丰富的物理和化学信息，具有相干性、低能性、高穿透性、无损伤等独特优异特性，在物理、化学、天文学、生命和医药科学以及安全检查、医学成像、环境监测、食品检验、射电天文、卫星通信和武器制导等基础与应用研究领域均具有巨大的科学研究价值和广阔的应用前景，还是一个尚未充分研发的电磁辐射区域。

THz波主要是采用光学技术和电子学技术两种方法来产生。非线性差频过程是THz波的有效获取方法之一，与其它技术相比，非线性差频过程可以产生功率较高的相干宽带可调谐的单频THz波，最大优点是没有阈值，设备简单，结构紧凑，不需要价格昂贵的泵浦装置，可产生较高功率的THz波辐射，甚至可以得到比太赫兹波参量振荡器更宽的THz波调谐范围。

差频方法产生THz波的两个关键技术之一是要获得功率较高、波长比较接近的泵浦光和信号光（波长相差不大于10nm）的双波长激光泵浦源，核心元件是双波长激光增益晶体。

YCaO(BO₃)₃ 晶体属于单斜晶系，空间群为Cm,晶胞参数为a=8.078?,b=16.022?, c=3.534?,?=101.19⁰,d=3.269。Yb激活的YCaO(BO₃)₃ 激光晶体在976nm LD泵浦下，在1060nm ~1080nm波段具有宽的发射峰。

在文献OPTICS LETTERS　2007，32(20):2909～2911中，山东大学晶体中心报道了采用976nm LD 抽运y切的Yb:YCaO(BO₃)₃ 激光晶体，实现了（E∥x）和（E∥z）的正交双偏振激光输出，在1084.3nm （E∥x）处的输出功率为3.15W，在1061.3nm （E∥z）处的输出功率为3.45W。

虽然Yb:YCaO(BO₃)₃ 激光晶体可以实现（E∥x）和（E∥z）的正交双偏振激光输出，但是当其应用于差频方法产生THz波技术时，其正交双偏振激光输出的双波长相差为23nm，远大于10nm，其对应的THz波的波段大于3THz,由于现有的红外倍频晶体在该波段的透光率都较小，如果Yb:YCaO(BO₃)₃ 激光晶体应用于差频技术产生THz波时，显然地, 其功率和效率都会低下。

发明内容

本发明的目的在于公开一种新型的绿色波段的正交偏振双波长激光器。本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种双波长相差接近于10nm的高功率、结构简单的正交偏振双波长激光器，以便解决差频技术产生THz波时的功率和效率低下问题。

这种正交偏振双波长激光器仍然采用Yb³⁺:Ca₃La₂(BO₃)₄晶体作为增益介质，但是同时采用非临界相位匹配取向的LBO二阶非线性光学晶体进行倍频，采用这种设计方案的正交偏振双波长激光器，可以实现530.7nm （E∥z）和542.15nm （E∥x）的绿色双波长正交双偏振激光输出，最大输出功率达到4w以上，其正交双偏振激光输出的双波长相差为11.45 nm，接近于10nm。

本发明的有益效果是，由于采用非临界相位匹配取向的LBO二阶非线性光学晶体进行倍频，从而减小了正交双偏振激光输出的双波长相差值，使其接近于10nm，当采用差频技术产生THz波时，对应的THz波的波段接近于3THz, 从而处于红外倍频晶体的有效透过窗口，可以大大地提高THz波的功率和效率。

附图说明

以下结合附图对本发明的两个个优选实施方式进行具体描述:

图1为例1的实验装置图。

图2为例2的实验装置图。

具体实施方式

例1：