[发明专利]一种复合腔结构的自拉曼黄光激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光器领域，尤其涉及一种复合腔结构的自拉曼黄光激光器。

背景技术

受激拉曼散射(SRS)是拓展激光相干辐射波长范围的重要非线性光学频率变换技术之一，特别是以最容易获得的波长1064nm附近的激光经拉曼频移后进行倍频，能够高效地产生用途广泛的580-590nm黄光波段激光输出。钒酸钇和钒酸钆等高性能激光增益介质基质具有很高的拉曼增益系数，因而可以实现一块晶体同时作为激光增益介质和拉曼增益介质的自拉曼激光器。自拉曼激光器作为拉曼激光器的一种特殊形式，由于无需单独的拉曼增益介质，具有结构紧凑、成本经济等优点，自2004年首次实验实现以来，得到了迅速发展；自拉曼黄光激光器相关的研究成果也有很多文献报道和专利授权。

对于自拉曼激光器来说，基频激光谐振腔的稳区，也即谐振腔允许的热透镜焦距范围，决定了所能应用的最高泵浦功率；自拉曼激光器激光发射和SRS过程在同一晶体中发生，晶体内的热效应远比一般激光器严重，高泵浦功率下，严重的热透镜效应使得谐振腔不能工作在稳区之内，泵浦功率受限已经成为其输出功率进一步提升的最主要障碍，参见文献“H.Y.Zhu et al.,Efficient second harmonic generation of double end diffusion-bonded Nd:YVO₄self-Raman laser producing7.9W yellow light,Opt.Express2009,17,21544”。目前见诸报道的自拉曼黄光激光器多采用基频激光与受激拉曼散射产生的斯托克斯光共用一个谐振腔的直腔结构，这种谐振腔结构存在明显的问题：由于腔内光学元件较多，一般包括增益介质、Q开关、倍频晶体、谐波片等[见专利授权200820024640.6，耦合腔自拉曼倍频全固体黄光激光器，从振华等]，谐振腔的长度难以做到很短，很难通过压缩谐振腔长度实现增大谐振腔稳区，继续提高输入泵浦功率的目的；同时，SRS属于三阶非线性效应，其增益相对较低，因而转换效率对损耗极其敏感，SRS的斯托克斯光谐振腔内过多光学元件带来的插损对自拉曼激光器的转换效率也非常不利；另外，由于晶体中热透镜并非理想透镜，其对基频激光和斯托克斯光传输的影响往往不完全相同，导致谐振腔的准直很难使基频激光和斯托克斯光同时运转在最佳状态，也影响了自拉曼激光器的转换效率。

发明内容

本发明提供了一种复合腔结构的自拉曼黄光激光器，本发明解决了现有自拉曼黄光激光器泵浦功率受热效应和谐振腔稳区的限制，以及斯托克斯光谐振腔内元件多插损大的问题，详见下文描述：

一种复合腔结构的自拉曼黄光激光器，所述自拉曼黄光激光器包括：激光二极管泵浦源、传能光纤、耦合透镜组、谐振腔共用反射镜、增益介质、分束镜、激光全反镜、倍频晶体、黄光谐波镜和黄光输出镜；

其中，所述谐振腔共用反射镜为平镜，镀有泵浦光增透膜、基频激光和斯托克斯光高反膜；所述增益介质镀基频激光和斯托克斯光增透膜；所述分束镜单面镀斯托克斯光高反膜，双面镀基频激光增透膜；所述激光全反镜镀基频激光高反膜；所述倍频晶体镀斯托克斯光和黄光二次谐波增透膜；所述黄光谐波镜镀斯托克斯光增透、黄光二次谐波高反膜；所述黄光输出镜镀斯托克斯光高反、黄光二次谐波增透膜；

所述激光二极管泵浦源发出所述增益介质内吸收带内的泵浦光，所述泵浦光通过所述传能光纤和所述耦合透镜组聚焦于所述增益介质内部，所述增益介质吸收所述泵浦光，形成粒子数反转，在所述谐振腔共用反射镜和所述激光全反镜构成的激光谐振腔正反馈作用下形成基频激光振荡；基频激光经过所述增益介质时产生拉曼增益，基频激光的强度随着泵浦功率的增加而升高，拉曼增益也随之升高，当拉曼增益大于所述谐振腔共用反射镜、所述分束镜和所述黄光输出镜构成的拉曼谐振腔的腔损耗后，发生受激拉曼散射，在所述拉曼谐振腔内形成稳定的斯托克斯光振荡；斯托克斯光在所述倍频晶体中发生倍频，产生黄光二次谐波，所述黄光二次谐波经过所述黄光输出镜输出。

所述自拉曼黄光激光器还包括：声光Q开关，所述声光Q开关双面镀基频激光增透膜，通过所述声光Q开关使所述基频激光实现脉冲运转。

所述黄光谐波镜用于收集反向传输的黄光二次谐波。

所述增益介质具体为：Nd:YVO₄、Nd:GdVO₄或Nd:LuVO₄。

所述倍频晶体具体为：LBO晶体、BBO晶体或PPLN晶体。