[发明专利]蓝光泵浦产生639、721nm双波长激光的方法和装置

说明书

本发明属于可见光激光领域，具体涉及蓝光泵浦产生639、721nm双波长激光的方法和装置，包括：采用蓝光泵浦源产生蓝光，通过4F系统，准直聚焦至位于谐振腔内的工作晶体上，产生639nm和721nm双波长激光输出；其中，工作晶体设置在谐振腔的光腰处，谐振腔为临界腔，对639nm和721nm的透射率为3％‑7％；谐振腔的输出镜表面法线与入射光线的夹角满足：由该夹角所影响的639nm和721nm处因菲涅尔反射引起的腔内往返损耗大小，能够使得谐振腔在639nm和721nm处的阈值泵浦功率比值为1；蓝光泵浦源的泵浦光功率大于阈值泵浦功率；4F系统满足聚焦至工作晶体上的光束平均光斑小于工作光平均光斑。本发明有效弥补双波长可见光激光器在639nm和721nm处的空白。

技术领域

本发明属于可见光激光领域，更具体地，涉及蓝光泵浦产生639、721nm双波长激光的方法和装置。

背景技术

随着蓝光半导体技术的不断发展，可见光激光器的研究成为一个重要的课题。

可见激光器被广泛应用于医疗诊断和治疗、激光显示、自由空间光通信以及深海和大气测量等领域。如在医疗上，视网膜色素上皮细胞对绿光的吸收性很强，绿光激光可以用于视网膜病变的激光手术治疗；波长在590nm附近的黄色激光因为血红蛋白对其吸收性高，在治疗鲜红斑痣、皮肤血管瘤方面有良好的效果。在通讯上，由于海水在蓝绿光波段透明度最好，蓝绿光激光被认为是水下通信最好的光源。可见光激光器目前主要通过以下几种途径来实现：可见光激光二极管、基于非线性过程的倍频以及光学参量振荡器、掺杂稀土离子的可见光上转换和下转换激光器。而LD不易产生大能量或超快激光，倍频激光器依赖非线性过程，上转换技术机理较复杂，其效率与倍频激光器相比并没有明显优势。而以掺Pr激光器为代表的下转换可见光激光器可以高效的产生蓝光、绿光、橙光、红光和深红光激光，避免了倍频晶体的使用，稳定性好，腔体结构紧凑，且有条件实现全光纤化，吸引了许多研究者的目光。

2021年，厦门大学蔡志平教授课题组报道通过倾斜晶体和插入不同厚度的标准具，实现了670nm左右的多波长激光振荡。通过略微倾斜Pr:YLF晶体来调节腔内损耗，在双波长670.1/674.8nm处获得了最大输出功率2.52W。采用布氏角插入厚度为100μm的标准具，获得了675.0/679.4的双波长激光，最大输出功率为1.80W，最大斜率效率为34.1％。通过垂直插入厚度为200μm的标准具，并微调倾斜，获得了670.1/679.1nm的双波长激光，最大输出功率为0.36W。同时，报道了通过倾斜晶体获得670.4/674.8/679.4nm的三波长激光，输出功率为1.78W。通过插入两个厚度为100μm以及厚度为150μm的标准具得到了672.2/674.2/678.6nm的三波长激光，最大输出功率为0.84W。(Lin X,Feng Q,Zhu Y,et al.Diode-pumped wavelength-switchable visible Pr 3+:YLF laser and vortex laser around670nm[J].Opto-Electronic Advances,2021,4(4):210006-1-210006-8.)2022年，该组又报道了基于低掺杂Pr3+:YLF晶体的半导体激光二极管泵浦604nm连续波激光器。在604nm处，最大输出功率为3.28W，总斜效率为34.2％。此外，通过调节晶体的热透镜效应实现了604和607nm的双波长激光，此过程无需任何额外的波长选择元件。通过该方法获得了604和607nm的双波长激光器，最大输出功率为3.30W(Lin X,Ji S,Feng Q,et al.Heat-inducedwavelength-switchable high-power CW orange Pr3+:YLF lasers[J].Journal ofLuminescence,2022,243:118627.)。

然而，目前实现双波长连续波运转的波段还不包括639nm和721nm。

发明内容