[发明专利]非注入锁定式486.1nm蓝光单频窄线宽全固态激光器

说明书

一种非注入锁定式486.1nm蓝光单频窄线宽全固态激光器，属于激光技术领域。以1064.4nm激光器为基础，采用倍频、和频、光参量发生器和光参量振荡器四种非线性频率变换技术组合，实现486.1nm蓝光激光脉冲输出。本发明无需种子注入谐振探测锁定控制机构，具有窄线宽、结构紧凑、稳定性好、环境适应性强、易于工程化和输出能量可定标放大等特点，适合高光谱激光探测技术和海洋探测系统的应用。

技术领域

本发明设计全固态激光器，特别是非注入锁定式486.1nm蓝光单频窄线宽激光器。

背景技术

近年来，蓝光激光器越来越广泛用于光密度光学数据存储、水下通信及探测、激光医疗、激光显示以及激光加工等领域。而全固态激光器是一种用途广泛的激光光源，具有效率高、体积小、结构紧凑、寿命长、稳定性好等优点。可克服传统产生蓝光的气体激光器体效率低、积大、寿命短、价格昂贵等缺点。

在大容量存储技术应用中，蓝光由于其波长短，衍射效应以及光斑面积相对传统红光较小，且存储介质有对短波长激光更加敏感的特点，因而更有利于提高信息存储量，最高可将存储密度提高一个量级；在水下通信以及海洋雷达探测中，由于海水的透明窗口恰好在蓝光波段，对蓝光的吸收损耗小，可用于远距离水下信息传输和探测，并可用于海洋渔业等生物资源勘探，且由于太阳辐射光谱的夫琅禾费暗线处于蓝光486.1nm处，单频窄线宽蓝光激光可克服太阳背景辐射的影响，提高探测器白天工作的信噪比。

目前基于全固态激光器和非线性频率变换技术实现的全固态蓝光激光器的途径主要有三种方式：和频、倍频和三倍频。

1)和频：即用掺Nd³⁺离子激光器发射1.06μm红外激光，再将其与800nm-860nm波段的泵浦光通过非线性晶体外腔和频得到455nm-475nm波段蓝光输出。该方法缺点是对泵浦光光束质量要求较高，且峰值功率低。

2)倍频：该方法是常用的获得蓝光输出的方法。可用掺Nd³⁺离子激光介质能级⁴F_3/2→⁴I_9/2之间的跃迁得到946nm红外激光，再通过非线性晶体腔内倍频输出473nm蓝光,但是准三能级跃迁不易输出高能量激光。

3)三倍频：即用掺Nd³⁺离子激光器发射1.3μm红外激光，再通过非线性晶体腔内三倍频输出440nm附近蓝光。常用方式有两种：一种方法是利用三阶非线性效应直接进行三倍频；另一种方法是先将1.3μm激光倍频再将倍频得到的红光与剩余的1.3μm激光进行和频。后者在技术上可行性更高。

针对目前存在的大能量蓝光脉冲光谱线宽问题，采用光参量振荡器(OPO)技术路线可提高能量输出，但对于光谱线宽，不管是采用种子注入，还是自由振荡的方法，都难以达到百MHz量级的水平。此外，OPO的种子注入方法，需要复杂的腔长控制随动系统，且易失谐，在工程化的可靠性方面存在不足。本发明采用种子注入的光参量生成器(OPG)+光参量放大器(OPA)技术路线，在可以实现大脉冲能量输出的同时，保持接近泵浦脉冲光谱线宽的光谱特性。同样是种子注入，与OPO技术相比，完全略去了腔长控制要求，稳定性提高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的大能量蓝光脉冲激光器光谱线宽、结构稳定性差的缺点，提供一种结构稳定性高、无需种子注入谐振探测锁定控制机构的486nm窄线宽的全固态激光器，输出能量高，光束质量好，结构紧凑，适用于大容量存储技术和海洋探测技术应用。

本发明的基本原理是：以1064nm窄线宽脉冲激光器为基频光，通过非线性频率变换技术，将1064nm激光倍频产生532nm倍频光，1064nm和532nm激光合和频产生355nm和频光，对355nm和频光分为两束，使部分355nm和频光泵浦1313nm激光种子注入的光参量生成器OPG，并产生486nm蓝光注入光参量放大器OPA；分束的另一部分355nm和频光泵浦光参量放大器OPA，获得486nm窄线宽蓝光脉冲的高能量输出。