蓝光泵浦掺镨氟化钇锂的红光670NM全固体激光器.pdf

蓝光泵浦掺镨氟化钇锂的红光670nm全固体激光器，涉及全固体激光器。设有全固态444nmInGaN蓝光半导体激光器、聚焦透镜、准直透镜、平面输入腔镜、Pr:YLF激光晶体、法布里-波罗标准具和凹面输出腔镜；聚焦透镜设于全固态444nmInGaN蓝光半导体激光器的输出端；准直透镜的输入端位于聚焦透镜的输出端；平面输入腔镜设于准直透镜的输出端，作为激光器的输入腔镜；Pr:YLF激光晶体的输入端面接平面输入镜；法布里-波罗标准具设于Pr:YLF激光晶体后方，作为保证激光器输出670nm红光的调节工具；凹面输出腔镜设于Pr:YLF激光晶体的输出端，作为激光器的输出腔镜，作为670nm红光的输出镜。

1.  蓝光泵浦掺镨氟化钇锂的红光670nm全固体激光器，其特征在于，设有全固态444nmInGaN蓝光半导体激光器、聚焦透镜、准直透镜、平面输入腔镜、Pr:YLF激光晶体、法布里-波罗标准具和凹面输出腔镜；
聚焦透镜设于全固态444nmInGaN蓝光半导体激光器的输出端；
准直透镜的输入端位于聚焦透镜的输出端；
平面输入腔镜设于准直透镜的输出端，作为激光器的输入腔镜；
Pr:YLF激光晶体的输入端面接平面输入镜；
法布里-波罗标准具设于Pr:YLF激光晶体后方，作为保证激光器输出670nm红光的调节工具；
凹面输出腔镜设于Pr:YLF激光晶体的输出端，作为激光器的输出腔镜并作为670nm红光的输出镜。

2.  如权利要求1所述蓝光泵浦掺镨氟化钇锂的红光670nm全固体激光器，其特征在于，所述平面输入腔镜设有444nm增透和反射率R>99.5％的670nm反介质膜。

3.  如权利要求1所述蓝光泵浦掺镨氟化钇锂的红光670nm全固体激光器，其特征在于，所述凹面输出腔镜设有640nm增透和透射率T<2％的670nm介质膜。

蓝光泵浦掺镨氟化钇锂的红光670nm全固体激光器
技术领域
本发明涉及一种全固体激光器，尤其是涉及一种蓝光泵浦掺镨氟化钇锂的红光670nm全固体激光器。
背景技术
蓝光泵浦掺镨氟化钇锂的红光670nm全固体激光器是研究比较广泛的一种全固态激光器。Pr:YLF激光晶体在红光波段有640nm、670nm、698nm和720nm四个波长的激光激射，并且640nm、698nm和720nm的激光激射更强(参见文献Teoman Gün,*Philip Metz,and Günter Huber，"Power scaling of laser diode pumped Pr³⁺:LiYF₄ cw lasers:efficient laser operation at522.6nm,545.9nm,607.2nm,and639.5nm",OPTICS LETTERS/Vol.36,No.6/March 15,2011和Zhe Liu,et al.“Diode-pumped Pr³⁺:LiYF₄ continuous-wave deep red laser at 698 nm”,Journal of the Optical Society of America B/Vol.30,Issue2/January 9,2013)。目前为止，仍未有关于利用Pr:YLF晶体实现670nm红光固体激光器的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于针对目前仍未有670nm新波长的Pr:YLF全固体激光器空缺，提供一种可实现Pr:YLF晶体的红光固体激光器670nm激光输出、且具有较高的功率的蓝光泵浦掺镨氟化钇锂的红光670nm全固体激光器(444nmInGaN蓝光LD泵浦Pr:YLF晶体的红光670nm全固体激光器)。
本发明设有全固态444nmInGaN蓝光半导体激光器、聚焦透镜、准直透镜、平面输入腔镜、Pr:YLF激光晶体、法布里-波罗标准具和凹面输出腔镜；
所述聚焦透镜设于全固态444nmInGaN蓝光半导体激光器的输出端；准直透镜的输入端位于聚焦透镜的输出端；平面输入腔镜设于准直透镜的输出端，作为激光器的输入腔镜；Pr:YLF激光晶体的输入端面接平面输入镜；法布里-波罗标准具设于Pr:YLF激光晶体后方，作为保证激光器输出670nm红光的调节工具；凹面输出腔镜设于Pr:YLF激光晶体的输出端，作为激光器的输出腔镜，作为670nm红光的输出镜。
所述平面输入腔镜设有444nm增透和反射率R>99.5％的670nm反介质膜。
所述凹面输出腔镜设有640nm增透和透射率T<2％的670nm介质膜。
与现有技术比较，本发明有益效果如下：
本发明通过在激光腔体中插入法布里-波罗标准具的设计，通过调节法布里-波罗标准具可以抑制腔内640nm、698nm和720nm的激光振荡，保证输出670nm激光。凹面输出腔镜设于Pr:YLF激光晶体的输出端，抑制了640nm激光振荡，并输出670nm激光。本发明在Pr:YLF激光晶体中首次实现了444nmInGaN蓝光LD泵浦670nm新波长激光的连续运转，而且输出功率达87.6mW，这将为红光波段的Pr:YLF激光器扩大应用领域带来重要的学术意义与使用价值。
附图说明
图1为本发明实施例的结构组成示意图。图1中的箭头表示光轴方向。
图2为本发明实施例444nmInGaN蓝光LD泵浦670nm激光输出功率与泵浦吸收功率的关系曲线图。图2中，横坐标为晶体吸收功率(mW)，纵坐标为激光输出功率(mW)，输出耦合透射率为T＝0.53％。
图3为本发明实施例670nm输出激光的光谱图。图3中，横坐标为输出激光波长(nm)，纵坐标为输出激光光强(a.u.)，光谱分辨率为0.003nm。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步说明。
参见图1，本实施例设有全固态444nmInGaN蓝光半导体激光器1、聚焦透镜2、准直透镜3、平面输入腔镜4、Pr:YLF激光晶体5、法布里-波罗标准具6和凹面输出腔镜7。
聚焦透镜2设于全固态444nm蓝光半导体激光器1的输出端；
准直透镜3的输入端位于聚焦透镜2的输出端，准直透镜3与聚焦透镜2一起构成的透镜组，使增益介质充分吸收泵浦光，提高泵浦光的利用效率；
平面输入腔镜4设于准直透镜3的输出端，采用镀720nm增透和670nm高反(R>99.5％)的介质膜，作为激光器的输入镜，抑制了720nm波长的激光振荡；
Pr:YLF激光晶体5的输入端面接平面输入腔镜4；
法布里-波罗标准具6设于Pr:YLF激光晶体5后方，通过调节可达到抑制腔内640nm、698nm和720nm的激光振荡的目的，并保证670nm激光的输出。
凹面输出腔镜7设于Pr:YLF激光晶体5的输出端，采用镀640nm增透和670nm部分透射的介质膜，抑制了640nm波长的激光振荡，并作为670nm激光的输出腔镜。
所述平面输入腔镜4采用镀720nm增透和670nm高反(R>99.5％)的介质膜，作为泵浦光输入腔镜。
所述凹面输出腔镜7采用镀640nm增透和670nm部分透射(透射率为T＝1.6％)的介质膜，作为670nm红光的输出腔镜。
本实施例采用444nmInGaN蓝光LD作为泵浦源，以期达到泵浦光发射谱与Pr:YLF激光晶体吸收谱的最佳匹配，可使晶体高效吸收泵浦光。通过聚焦透镜、准直透镜构成的透镜组的调节，可改变泵浦光在激光晶体中的模式大小，进一步提高了Pr:YLF晶体对泵浦光的利用效率。对于腔体，选取对热效应较不敏感、有大可控模体积的平凹稳定腔结构，有效补偿了LD泵浦固体激光器的热透镜效应，提高了激光器性能和输出稳定性。
此外，本实施例选择在平面输入腔镜镀720nm增透和670nm高反(R>99.5％)的介质膜，凹面输出腔镜7采用镀640nm增透和670nm部分透射(透射率为T＝1.6％)的介质膜，并在激光光腔内插入厚度为0.1mm的法布里-波罗标准具，通过调节法布里-波罗标准具，使得激光腔内640nm、698nm和720nm波长的激光起振阈值比670nm大。这样，使得在670nm处谱线通过竞争，首先达到激射，产生激光，并有效抑制了640nm、698nm和720nm这三个更强谱线的激光振荡，从而保证了只有670nm波长产生激射，输出激光。
参见图2，图2为444nmInGaN蓝光LD泵浦670nm激光输出功率与泵浦吸收功率的关系曲线，其中，输出耦合透射率为T＝1.6％。由图2中可见：该激光器的阈值功率P_th＝360mW，最佳光转换效率η约为11.9％，且在晶体吸收功率为1.092W时，所输出的激光功率P_max达到87.6mW。
参见图3，图3为光谱分析仪(OSA)的分辨率为0.003nm时测得的670nm激光光谱。有图3可见，激光的峰值由3个峰构成，这是激光器的多纵模光谱，激光波长分别为：670.31nm、670.34nm和670.37nm，其中峰值波长为640.34nm。
通过上述实施例说明，本发明可实现444nmInGaN蓝光LD泵浦Pr:YLF激光晶体实现670nm新波长激光的连续运转，而且输出功率达到87.6mW，丰富了红光波段的Pr:YLF固体激光器，为扩大红光应用领域带来重要的学术意义与使用价值。此外，蓝光InGaN泵浦Pr:YLF的红光670nm全固体激光器的具体实施效果是显著的、可再现的。