[发明专利]一种全固态掺镨环形腔单频激光装置

说明书

本发明公开一种全固态掺镨环形腔单频激光装置，其包括蓝光半导体激光器，所述蓝光半导体激光器的光路上依序设有聚焦透镜、第一环形激光腔端面镜、掺镨激光材料和第二环形激光腔端面镜；本发明可输出良好相干性的单频激光，且采用环形腔技术构造单向运转的激光，避免了驻波效应，从而消除了空间烧孔效应,获得高性能的单频激光输出。

技术领域

本发明应用于单频激光领域，具体是一种全固态掺镨环形腔单频激光装置。

背景技术

可见光激光在显示、通讯、生物医学、光学传感、光谱学、高端制造等领域具有重大应用需求；另一方面，相比多纵模激光而言，单纵模(即单频)激光具有更好的相干性，其低噪声的优点也是许多应用所需要的。对于均匀展宽介质来说，多纵模激光产生的主要原因是驻波激光腔产生的空间烧孔效应，环形腔技术通过构造单向运转的激光，避免了驻波效应，从而消除了空间烧孔效应，是一种非常重要的单频激光产生技术。

可见光单频激光目前常见的实现手段包括：

1、基于环形腔技术的掺钕激光腔内倍频方案实现可见光单频激光，这是当前商业化最成熟的方案。这种方法大多采用的是掺钕激光材料(比如 Nd:YAG和Nd:YVO₄等)作为增益介质，通过构造环形腔实现近红外波段的单频基波激光，由于在腔内插入了倍频晶体，因此可以进一步获得可见光波段的单频激光。但是，这种方法由于需要倍频，因此系统复杂、不紧凑、效率低、成本高；而且倍频晶体需要温控才能实现稳定输出，这更增加了系统的复杂性，系统的稳定性也往往欠佳。

2、基于其它单频技术结合倍频技术的方案。仍大多采用掺钕激光材料，结合倍频晶体；单频技术还包括超短腔法、双折射滤波法、扭摆腔法、标准具法等，但能与倍频技术有效结合实现可见光单频的只有双折射滤波法和扭摆腔法。缺点与基于环形腔技术的掺钕激光腔内倍频方案实现可见光单频激光的方法相同。

3、掺镨单频激光方案。当前已经报道的掺镨可见光波段单频激光包括：

(1)掺镨激光腔内插入标准具方法。详见我们团队近期公开发表的学术论文Yunshan Zhang,Lunbin Zhou,Teng Zhang,Yaqi Cai,Bin Xu, Xiaodong Xu,Jun Xu,“Blue diode-pumped single-longitudinal-mode Pr:YLF lasers in orange spectralregion,”Optics and Laser Technology 130,106373 (2020)，激光装置示意图如图5所示。

(2)掺镨扭摆腔单频激光方法。详见南京理工大学公开发表的学术论文SaiyuLuo,Zhiping Cai,Huiying Xu,Zhe Shen,Hao Chen,Li Li,Yun Cao, “Directoscillation at 640-nm in single longitudinal mode with a diodepumped Pr:YLFsolid-state laser,”Optics and Laser Technology 116,112–116(2019)，激光装置示意图如图6所示。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种全固态掺镨环形腔单频激光装置。

为解决上述技术问题，本发明的一种全固态掺镨环形腔单频激光装置，其包括蓝光半导体激光器，所述蓝光半导体激光器的光路上依序设有聚焦透镜、第一环形激光腔端面镜、掺镨激光材料和第二环形激光腔端面镜；

所述第二环形激光腔端面镜的反射光路上设有第三环形激光腔端面镜，所述第三环形激光腔端面镜的反射光路上依序设有旋光器、半波片、偏振器和第四环形激光腔端面镜，且第一环形激光腔端面镜处于第四环形激光腔端面镜的反射光路上；