專利名稱：一種非線性鏡自鎖模激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非線性鏡自鎖模器，特別涉及一種基于自倍頻激光晶體的非線性 鏡自鎖模激光器。
背景技術(shù)：
鎖模激光器由于具有脈沖寬度窄(皮秒甚至飛秒量級(jí))、峰值功率高等特點(diǎn)，已經(jīng) 廣泛應(yīng)用于強(qiáng)場(chǎng)光物理和瞬態(tài)物理過程的研究，并衍生出了高次諧波的產(chǎn)生、激光等離子 體、激光核聚變(或裂變)、宇宙學(xué)的模擬、激光加工、飛秒時(shí)間分辨光譜技術(shù)、飛秒化學(xué)、飛 秒生物學(xué)等一系列高科學(xué)技術(shù)，成為科學(xué)探索的有力工具。
鎖模激光的產(chǎn)生，需要在激光腔內(nèi)對(duì)其損耗進(jìn)行調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)方式包括主動(dòng)和被 動(dòng)兩種。其中被動(dòng)鎖模激光器是利用被動(dòng)調(diào)制元件的可飽和吸收特性來進(jìn)行調(diào)節(jié)。非線性 鏡(nonlinear mirror)進(jìn)行鎖模調(diào)制是一種被動(dòng)鎖模方式，其調(diào)制的激光器可獲得的最大 功率只是受限于由激光晶體和非線性晶體的抗光損傷閾值，而該過程是一個(gè)光參量轉(zhuǎn)換的 過程，屬于非線性彈性碰撞，不存在光的吸收，所以該類激光器獲得的功率一般高于半導(dǎo)體 可飽和吸收體(一般為半導(dǎo)體可飽和吸收鏡)調(diào)制的鎖模激光器。該調(diào)制過程是這樣的 當(dāng)激光腔內(nèi)沿一方向傳播的基頻激光通過非線性晶體時(shí)，會(huì)通過倍頻過程轉(zhuǎn)換成為二次諧 波，當(dāng)剩余的基頻激光和二次諧波到達(dá)輸出腔鏡(一般鍍有對(duì)基頻激光部分透過率、對(duì)二 次諧波高反射率的膜)，基頻激光被部分透過，產(chǎn)生一定損耗，二次諧波被反射回沿反方向 傳播，再一次通過非線性晶體時(shí)，又通過混頻轉(zhuǎn)換成為基頻激光。在這一過程中，基頻光的 一部分先被轉(zhuǎn)換成為二次諧波又經(jīng)過高反射鏡沿反方向傳播、再次通過晶體而轉(zhuǎn)換回基頻 光，該部分基頻光的損耗較小，未轉(zhuǎn)換成為二次諧波的基頻光部分由于輸出鏡的部分透過 率而損耗較大。在二次諧波產(chǎn)生過程中，基頻光的功率密度越高，倍頻效率就會(huì)越高，而二 次諧波被反射沿反方向再次通過非線性晶體時(shí)，轉(zhuǎn)化成基頻光的效率
所述的自倍頻晶體沿倍頻位相匹配方向加工成一長(zhǎng)方體或圓柱體，所述的長(zhǎng)方體 或圓柱體的兩個(gè)端面為通光平面，且兩個(gè)通光平面相互平行；所述的諧振腔鏡由一塊輸入 鏡，和在所述的自倍頻晶體的通光平面鍍對(duì)于基頻光部分透過、倍頻光高反射的介質(zhì)膜作 為輸出鏡組成；或
所述的諧振腔鏡由在自倍頻晶體的一個(gè)通光平面鍍對(duì)于泵光高透、基頻光高反、 倍頻光高反的介質(zhì)膜作為輸入鏡，和一塊輸出鏡組成；或
所述的諧振腔鏡由一塊輸入鏡和一塊輸出鏡組成，并在該自倍頻晶體的兩個(gè)通光 平面鍍對(duì)于基頻光和倍頻光高透過率的膜；
其中，泵浦方式采用端面或者側(cè)面進(jìn)行泵浦，采用端面泵浦方式為所述的泵浦源 輸出光的前方順序設(shè)置所述的輸入鏡、所述的自倍頻晶體和所述的輸出鏡；
采用側(cè)面泵浦方式為所述的泵浦源設(shè)置在所述的自倍頻晶體的側(cè)面。
在上述的技術(shù)方案中，還包括一反射鏡；所述的反射鏡設(shè)置在光路中自倍頻晶體 未鍍腔鏡膜的一側(cè)，并以2° -180°的傾角設(shè)置，所述的反射鏡與入射鏡、輸出鏡一起組成諧振腔，使得基頻光諧振。
在上述的技術(shù)方案中，還包括一LD光學(xué)耦合部件和聚焦系統(tǒng)；所述的LD光學(xué)耦合 部件和所述的聚焦系統(tǒng)順序設(shè)置在該所述的泵浦源和輸入鏡之間的光路上。
本發(fā)明提供一種非線性鏡鎖模激光器，包括泵浦源以及諧振腔鏡；其特征在于 還包括一塊激光自倍頻晶體；
所述的自倍頻晶體沿倍頻位相匹配方向加工成一長(zhǎng)方體或圓柱體，所述的長(zhǎng)方體 或圓柱體的兩個(gè)端面為通光面，且兩個(gè)通光面相互平行；其中，該自倍頻晶體的一個(gè)通光面 為平面，另一通光面切一斜角，斜角為0. 1-20度；所述的諧振腔鏡由一塊輸入鏡和輸出鏡 組成，在該自倍頻晶體的兩個(gè)通光平面鍍對(duì)于基頻光和倍頻光高透過率的膜；其中，泵浦方 式采用端面或者側(cè)面進(jìn)行泵浦，采用端面泵浦方式為所述的泵浦源輸出光的前方順序設(shè) 置所述的輸入鏡、所述的自倍頻晶體和所述的輸出鏡；所述的自倍頻晶體切成斜角的通光 面一端靠近輸出鏡；
也就越高，從而形成一個(gè)對(duì)于高功率密度基頻光損耗小，而對(duì)于低功率密度損耗 大的調(diào)節(jié)過程。在實(shí)際操作過程中，一般都采用兩塊晶體一塊作為激光晶體，用以產(chǎn)生基 頻激光，第二塊是倍頻晶體，用以進(jìn)行二次諧波及逆過程。這給實(shí)際操作帶來了很多不便， 比如在實(shí)現(xiàn)非線性經(jīng)鎖模激光輸出時(shí)，激光晶體和非線性晶體的位置、角度等都需要進(jìn)行 優(yōu)化，使之匹配。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)目前非線性鏡鎖模激光器存在的問題，從而提供一種采 用一塊自倍頻晶體替代傳統(tǒng)非線性鏡鎖模激光器中的激光晶體和非線性晶體，泵浦光注入 自倍頻晶體中，通過自倍頻晶體和輸出腔鏡膜對(duì)基頻光的損耗進(jìn)行調(diào)制，獲得自鎖模激光 輸出的非線性鏡鎖模激光器。該激光器輸出功率僅受限于該自倍頻晶體的抗光損傷閾值， 且該非線性過程是一個(gè)光參量轉(zhuǎn)換的過程，不存在熱量的產(chǎn)生，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高功率輸出。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明提供一種非線性鏡自鎖模激光器，包括泵浦源以及諧振腔鏡；其特征在于 還包括一塊激光自倍頻晶體；
所述的自倍頻晶體沿倍頻位相匹配方向加工成一長(zhǎng)方體或圓柱體，所述的長(zhǎng)方體 或圓柱體的兩個(gè)端面為通光平面，且兩個(gè)通光平面相互平行；所述的諧振腔鏡是分別做在 自倍頻晶體的兩個(gè)通光平面上，其中，在自倍頻晶體的一個(gè)通光平面鍍對(duì)于泵光高透、基頻 光高反、倍頻光高反的介質(zhì)膜作為輸入鏡；另一通光平面鍍對(duì)于基頻光部分透過、倍頻光高 反射的介質(zhì)膜作為輸出鏡；其中，泵浦方式采用端面或者側(cè)面進(jìn)行泵浦，采用端面泵浦方式 為所述的泵浦源輸出光的前方設(shè)置所述的自倍頻晶體，該自倍頻晶體鍍有輸入鏡的端面 對(duì)著泵浦源輸出光放置；
采用側(cè)面泵浦方式為所述的泵浦源設(shè)置在所述的自倍頻晶體的側(cè)面。
本發(fā)明提供一種非線性鏡鎖模激光器，包括泵浦源以及諧振腔鏡；其特征在于 還包括一塊激光自倍頻晶體；
采用側(cè)面泵浦方式為所述的泵浦源設(shè)置在所述的自倍頻晶體的側(cè)面。
本發(fā)明提供一種非線性鏡鎖模激光器，包括泵浦源以及諧振腔鏡；其特征在于還包括一塊激光自倍頻晶體；
所述的自倍頻晶體沿倍頻位相匹配方向加工成一長(zhǎng)方體或圓柱體，所述的長(zhǎng)方 體或圓柱體的兩個(gè)端面為通光面，且兩個(gè)通光面相互平行，該自倍頻晶體的一個(gè)通光面為 平面，在所述的平面的通光面上鍍有對(duì)于泵光高透、基頻光高反、倍頻光高反的膜作為輸入 鏡；該自倍頻晶體的另一通光面切一斜角，斜角為0. 1-20度；其中，泵浦方式采用端面泵浦 或者側(cè)面泵浦，采用端面泵浦方式為所述的泵浦源輸出光的前方順序設(shè)置所述的自倍頻 晶體和一輸出鏡；所述的自倍頻晶體切成斜角的通光面鍍對(duì)于基頻光和倍頻光高透過率的 膜，并且該自倍頻晶體切成斜角的通光面端靠近輸出鏡，采用側(cè)面泵浦方式為所述的泵浦 源設(shè)置在所述的自倍頻晶體的側(cè)面；
或者在所述的自倍頻晶體為平面的通光面上鍍有對(duì)于對(duì)倍頻光高反射、對(duì)基頻 光透過率為60-99%的介質(zhì)膜作為輸出鏡，該自倍頻晶體的另一通光面切一斜角，斜角為 0. 1-20度；其中，泵浦方式采用端面泵浦或者側(cè)面進(jìn)行泵浦，采用端面泵浦方式為所述的 泵浦源輸出光的前方順序設(shè)置一輸入鏡、所述的自倍頻晶體；所述的自倍頻晶體切成斜角 的通光面鍍對(duì)于基頻光和倍頻光高透過率的膜；采用側(cè)面泵浦方式為所述的泵浦源設(shè)置 在所述的自倍頻晶體的側(cè)面；
在上述的技術(shù)方案中，還包括一反射鏡；所述的反射鏡設(shè)置在自倍頻晶體切斜角 端與腔鏡之間的光路上，并以2° -180°的傾角設(shè)置，所述的反射鏡與自倍頻晶體腔鏡端、 獨(dú)立的腔鏡一起組成諧振腔，使得基頻光諧振。
在上述的技術(shù)方案中，還包括一LD光學(xué)耦合部件和聚焦系統(tǒng)；所述的LD光學(xué)耦合 部件和所述的聚焦系統(tǒng)順序設(shè)置在該所述的泵浦源和輸入鏡之間的光路上。
在上述的技術(shù)方案中，所述的自倍頻晶體為摻釹硼酸鈣氧釔Nd:YCa40(B03)3(以 下簡(jiǎn)寫Nd:YC0B)或者硼酸鈣氧釓[Nd = GdCa4O(BO3)3，簡(jiǎn)寫Nd:GdCOB]，或者摻釹四硼酸鋁 釔晶體(以下簡(jiǎn)稱Nd: YAB)或者四硼酸鋁釓晶體(簡(jiǎn)稱Nd:GdAB)，或者摻鐿的硼酸鈣氧釔 Yb: YCa4O(BO3) 3(以下簡(jiǎn)寫:Yb:YC0B)或者硼酸鈣氧釓[Yb = GdCa4O(BO3) 3，簡(jiǎn)寫=YbiGdCOB], 或者摻鐿四硼酸鋁釔晶體(以下簡(jiǎn)稱％:￥々8)，或者摻鐿四硼酸鋁釓晶體(簡(jiǎn)稱％:GdAB)， 其中NcT摻雜濃度是0. 001-0. 25at.，Yb3+摻雜濃度是0. 001-0. 50at.。
在上述的技術(shù)方案中，所述的自倍頻晶體的通光方向的厚度為0. l_50mm。
在上述的技術(shù)方案中，還包括在切斜角的端面只能鍍對(duì)于基頻光和倍頻光高透過 率的膜。
在上述的技術(shù)方案中，所述的泵浦源為半導(dǎo)體激光二極管(LD)或氙燈；其中， 所述的半導(dǎo)體激光二極管為單管結(jié)構(gòu)、列陣結(jié)構(gòu)或面發(fā)射結(jié)構(gòu)；半導(dǎo)體激光二極管中心 發(fā)射波長(zhǎng)為自倍頻晶體對(duì)應(yīng)的吸收波長(zhǎng)，如Nd:YC0B晶體可以為785士5nm、795士5nm、 812±5nm、868±5nm 或 888 士 5nm。
本發(fā)明提供的非線性鏡自鎖模激光器，采用泵浦源發(fā)射的泵浦光注入自倍頻晶體 中，通過自倍頻晶體和輸出腔鏡膜對(duì)基頻光的損耗進(jìn)行調(diào)制，獲得自鎖模激光輸出。該非線 性鏡自鎖模激光器具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1)操作簡(jiǎn)單，由于本發(fā)明的非線性鏡鎖模激光，其核心為使用一塊自倍頻晶體， 該自倍頻晶體集激光與非線性過程于一身，通過對(duì)一塊自倍頻晶體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)就 能實(shí)現(xiàn)自鎖模激光的輸出；
(2)能夠?qū)崿F(xiàn)高功率輸出，本發(fā)明的非線性鏡鎖模激光器，其輸出功率僅受限于自 倍頻晶體的抗光損傷閾值，且該非線性過程是一個(gè)光參量轉(zhuǎn)換的過程，不存在熱量的產(chǎn)生， 所以能夠?qū)崿F(xiàn)高功率輸出；
(3)激光輸出穩(wěn)定，由于本發(fā)明的非線性自鎖模激光器使用單一塊自倍頻晶體，相 對(duì)于采用兩塊晶體(一塊激光晶體和一塊非線性晶體)的非線性非線性鏡自鎖模激光器， 不存在兩塊晶體相對(duì)位置或角度的變化而引起的鎖模激光輸出變化，因此更加穩(wěn)定。
本發(fā)明提供的非線性鏡自鎖模激光器具有輸出功率高、操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高等特 點(diǎn)，可以為超快和超強(qiáng)激光領(lǐng)域提供重要的脈沖光源。


圖1為本發(fā)明LD端面泵浦的非線性鏡自鎖模激光器的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明氙燈側(cè)面泵浦的非線性鏡自鎖模激光器的結(jié)構(gòu)示意圖面說明如下
1-泵浦源2-LD光學(xué)耦合部件3-聚焦系統(tǒng)
4-輸入鏡5-自倍頻晶體6-反射鏡
7-輸出鏡8-前腔鏡具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限 于實(shí)施例所表達(dá)的范圍。
實(shí)施例1
本實(shí)施例利用一塊摻釹硼酸鈣氧釔NchYCa4O(BO3)3作為自倍頻晶體5 ；其中，Nd3+ 離子摻雜濃度為0. Iat.。該自倍頻晶體5沿倍頻位相匹配方向(即θ =113°，Φ = 36.5° )加工成長(zhǎng)方形，該長(zhǎng)方形晶體長(zhǎng)度為25mm，截面尺寸為5mmX 5mm，厚度為0. 1mm。 該長(zhǎng)方形晶體的兩端面是通光平面，且兩通光平面互相平行。
本實(shí)施例的諧振腔鏡的輸入鏡4和輸出鏡7是分別做在自倍頻晶體的兩個(gè)通光平 面上，兩個(gè)通光平面經(jīng)過光學(xué)拋光，其中，在自倍頻晶體的一個(gè)通光平面鍍對(duì)于泵光高透、 基頻光高反、倍頻光高反的介質(zhì)膜(即對(duì)于808nm高透、1060nm和530高反的膜)作為輸 入鏡4 ；另一通光平面鍍對(duì)于基頻光部分透過、倍頻光高反射的介質(zhì)膜作為輸出鏡7，即對(duì) 0. 525-0. 55 μ m高反射且對(duì)1. 05-1. 1 μ m反射率為80 %的介質(zhì)膜。其中，泵浦方式采用端 面或者側(cè)面進(jìn)行泵浦，采用端面泵浦方式為所述的泵浦源1輸出光的前方設(shè)置該自倍頻 晶體5，該自倍頻晶體5作為輸入鏡的端面對(duì)著泵浦源1的輸出光放置，參考圖1。
采用側(cè)面泵浦方式為所述的泵浦源1設(shè)置在所述的自倍頻晶體5的上方，參考圖 2。
本實(shí)施例的泵浦源1采用單管結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光二極管，該半導(dǎo)體激光二極管中心 發(fā)射波長(zhǎng)為自倍頻晶體5對(duì)應(yīng)的吸收波長(zhǎng)，即為811 士5nm。
實(shí)施例2
利用發(fā)射波長(zhǎng)為812nm的半導(dǎo)體激光二極管作為泵浦源1、以Nd:YC0B自倍頻晶 體5作為激光工作介質(zhì)和倍頻晶體，采用如圖1所示的腔結(jié)構(gòu)制成本發(fā)明的非線性鏡自鎖模激光器。
本實(shí)施例的綠光自鎖模激光器包括激光二極管泵浦源l、Nd: YCOB自倍頻晶體5、 LD光學(xué)耦合部件2、聚焦系統(tǒng)3和諧振腔鏡，本實(shí)施例的諧振腔鏡由一塊獨(dú)立的輸入鏡4、 反射鏡6和輸出鏡7組成；其中，該LD光學(xué)耦合部件2和聚焦系統(tǒng)3順序設(shè)置在該泵浦源 1和輸入鏡4之間的光路上，輸入鏡4和反射鏡6之間設(shè)置自倍頻晶體5，反射鏡6反光路 前輸出鏡7，參考圖1。本實(shí)施例的Nd:YC0B自倍頻晶體5的Nd3+離子濃度為O.OOlat.， 該自倍頻晶體5沿倍頻相位匹配方向加工，加工角度為θ =90°，Φ =35°，切成長(zhǎng)方 體形狀，截面尺寸為5mmX 5mm，厚度為0. 1mm，長(zhǎng)方體的兩個(gè)端面為通光面，且為互相平行 的平面。自倍頻晶體5的一通光面作為泵浦光入射的端面，該端面鍍有對(duì)泵浦光812nm、基 頻光1.05-1. 1 μ m和倍頻光0.525-0. 55μπι三個(gè)波段高透過的介質(zhì)膜。在自倍頻晶體靠 近輸出鏡的端面(即自倍頻晶體5的另一通光面)上鍍對(duì)泵浦光812nm高反，且對(duì)基頻光 1. 05-1. 1 μ m和倍頻光0. 525-0. 55 μ m波段高透的介質(zhì)膜，這樣的膜系有利于泵浦光的充 分吸收，提高泵浦強(qiáng)度，提高激光效率。本實(shí)施例的諧振腔鏡通過激光腔理論，計(jì)算得到，輸 入鏡4為平鏡、反射鏡5為曲率500mm的凹鏡、輸出鏡7為平鏡，其中輸入鏡4表面鍍以對(duì) 812nm高透、對(duì)1. 05-1. 1 μ m、0. 525-0. 55 μ m高反射的介質(zhì)膜，反射鏡6朝向諧振腔內(nèi)的曲 面且鍍以對(duì)1. 05-1. 1 μ m、0. 525-0. 55 μ m高反射的介質(zhì)膜，輸出鏡7朝向諧振腔內(nèi)的面鍍 以對(duì)0. 525-0. 55 μ m高反射且對(duì)1. 05-1. 1 μ m反射率為60%的介質(zhì)膜，輸入鏡4和反射鏡 6之間的距離為400-490mm，反射鏡6和輸出鏡7之間的距離為400_490mm，反射鏡6和輸出 鏡7的夾角約為10°。泵浦功率達(dá)到激光閾值和鎖模閾值后，可直接輸出非線性鏡鎖模激 光。
本實(shí)施例的LD光學(xué)耦合部件2采用市售的400 μ m石英光纖；聚焦系統(tǒng)3采用本 領(lǐng)域常規(guī)的聚焦系統(tǒng)，例如采用兩塊對(duì)于泵光高透的透鏡組成的系統(tǒng)。
所述的諧振腔鏡，如輸出鏡和出射鏡，其曲率的選擇以及腔鏡之間的距離可以通 過激光諧振腔的設(shè)計(jì)理論進(jìn)行計(jì)算獲得，該理論為激光領(lǐng)域熟知理論，這是本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以實(shí)施的。
實(shí)施例3 如實(shí)施例2所述的結(jié)構(gòu)，所不同的是使用Nd3+離子摻雜濃度為0. 25at. 的Nd:YC0B自倍頻晶體5，該自倍頻晶體5加工成圓柱形，其加工角度為θ = 148°，Φ = 0°，晶體直徑為6mm，長(zhǎng)度為50mm。輸出鏡7朝向諧振腔內(nèi)的面鍍以對(duì)0. 525-0. 55 μ m高 反射且對(duì)1. 05-1. 1 μ m反射率為99%的介質(zhì)膜。
實(shí)施例4 如實(shí)施例2所述，所不同的是自倍頻晶體5選用Nd:GdC0B，Nd3+離子摻 雜濃度為O.OOlat.，加工角度為θ =90°，Φ =46°，自倍頻晶體5切成圓柱狀，截面尺 寸為φ4 mm，厚度為5mm，靠近輸出鏡的一端切0.1°斜角。
實(shí)施例5 如實(shí)施例4所述，所不同的是Nd:GdC0B的自倍頻晶體的加工角度為θ =160°，Φ = 0°，Nd3+離子摻雜濃度為0. Iat.。以及在該自倍頻晶體5為平面的通光面 上鍍有對(duì)于對(duì)倍頻光高反射、對(duì)基頻光透過率為60-99%的介質(zhì)膜作為輸出鏡，該自倍頻晶 體5的另一通光面切一斜角，斜角為12度；其中，泵浦方式采用端面泵浦泵浦源1輸出光 的前方順序設(shè)置一平鏡作為輸入鏡4、自倍頻晶體5 ；該自倍頻晶體5切一斜角的通光面對(duì) 著泵浦源輸入光設(shè)置；自倍頻晶體5切成斜角的通光面鍍對(duì)于基頻光和倍頻光高透過率的 膜。
或者側(cè)面泵浦方式為泵浦源1采用氙燈，泵浦源1設(shè)置在自倍頻晶體5的側(cè)面， 參考圖2。
實(shí)施例6 如實(shí)施例5所述結(jié)構(gòu)，所不同的是NchGdCOB的自倍頻晶體5 —通光面 切一斜角，斜角為20度，斜角的通光面作為泵光輸入面；的加工角度為θ =113°，Φ = 47. 5°，Nd3+離子摻雜濃度為0. 25at.。
實(shí)施例7 如實(shí)施例2所示結(jié)構(gòu)，實(shí)施例是制作一用以產(chǎn)生波長(zhǎng)為0. 9-1 μ m的非 線性鏡自鎖模激光輸出。該自倍頻晶體5兩端面鍍以對(duì)812nm、l. 05-1. 1 μ m、0. 9-1 μ m和0.45-0. 5 μ m波段高透的介質(zhì)膜，輸入鏡4為平鏡，表面鍍以對(duì)812nm和1. 05-1. 1 μ m高透、 對(duì)0. 9-1 μ m和0. 45-0. 5 μ m高反射的介質(zhì)膜，反射鏡6為一曲率半徑為500mm的凹鏡，曲面 朝向諧振腔內(nèi)且鍍以對(duì)1. 05-1. 1 μ m高透、對(duì)0. 9-1 μ m和0. 45-0. 5 μ m高反射的介質(zhì)膜， 輸出鏡7為一平鏡，朝向諧振腔內(nèi)的面鍍以對(duì)1. 05-1. 1 μ m高透、對(duì)0. 45-0. 5 μ m高反射且 對(duì)0. 9-1 μ m反射率為80%的介質(zhì)膜。自倍頻晶體5切割方向?yàn)?. 94 μ m轉(zhuǎn)換為0. 47 μ m 的I類倍頻方向。加大泵浦功率，可直接輸出非線性鏡鎖模激光；這是本專業(yè)技術(shù)人員可以 實(shí)現(xiàn)的。
實(shí)施例8 如實(shí)施例2所示的結(jié)構(gòu)，實(shí)施例是制作一用以產(chǎn)生波長(zhǎng)為1. 3-1. 4μ m 的自鎖模激光輸出。所不同的是，自倍頻晶體5表面鍍以對(duì)鍍有對(duì)812nm、1.05-l. Ιμπκ1.3-1. 4 μ m和0. 65-0. 7 μ m波段高透的介質(zhì)膜，輸入鏡4為一平鏡，表面鍍以對(duì)812nm和 1. 05-1. 1 μ m高透、對(duì)1. 3-1. 4 μ m和0. 65-0. 7 μ m波段高反射的介質(zhì)膜，反射鏡6為一曲 率半徑為500mm的凹鏡，曲面朝向諧振腔內(nèi)且鍍以對(duì)1. 05-1. 1 μ m高透、對(duì)1.3-1.4μπι 和0. 65-0. 7μπι波段高反射的介質(zhì)膜，輸出鏡7為一平鏡，朝向諧振腔內(nèi)的面鍍以對(duì) 1. 05-1. 1 μ m高透、對(duì)0. 65-0. 7 μ m高反射且對(duì)1. 3-1. 4 μ m反射率為60%的介質(zhì)膜，晶體 切割方向?yàn)?.33μπι轉(zhuǎn)換為0.67μπι的I類倍頻方向。加大泵浦功率，可直接輸出非線性 鏡鎖模激光輸出。
實(shí)施例9 如實(shí)施例2所示的結(jié)構(gòu)，所不同的是自倍頻晶體為Nd:YAB晶體，晶體切 割方向?yàn)?. 06 μ m轉(zhuǎn)換為0. 53 μ m的I類倍頻方向，實(shí)現(xiàn)其非線性鏡自鎖模激光。
實(shí)施例10 如實(shí)施例1所示，所不同的是自倍頻晶體為NchGdAB晶體，晶體切割方 向?yàn)?. 06 μ m轉(zhuǎn)換為0. 53 μ m的I類倍頻方向，實(shí)現(xiàn)其非線性鏡自鎖模激光。
實(shí)施例11 如實(shí)施例1所示，所不同的是自倍頻晶體為％:YC0B，晶體兩端面鍍以 對(duì)880-990nm、1015-1230nm以及0. 5-0. 66 μ m高透的膜，輸入鏡4為一平鏡，表面鍍以對(duì) 880-990nm高透、對(duì)1015_1230nm和0. 5-0. 66 μ m高反射的介質(zhì)膜，反射鏡6為一曲率半徑 為500mm的凹鏡，曲面朝向諧振腔內(nèi)且鍍以對(duì)1015-1230nm和0. 5-0. 66 μ m高反射的膜，輸 出鏡7為一平鏡，朝向諧振腔內(nèi)的面鍍以對(duì)0. 5-0. 66 μ m高反射且對(duì)1015-1230nm反射率 為80%的介質(zhì)膜。晶體切割方向?yàn)?.08μπι轉(zhuǎn)換為Ο.Μμπι的I類倍頻方向。加大泵浦功 率，可直接輸出非線性鏡鎖模激光。
實(shí)施例12 如圖2所示，本實(shí)施例是以氙燈作為泵浦源1、采用側(cè)面泵浦方式的非 線性鏡自鎖模激光器，自倍頻晶體5為Nd:YC0B晶體，摻雜濃度為0.01-0. 25at,自倍頻晶體 5沿Nd:YCOB的I類倍頻方向切割，加工成圓柱體，截面尺寸為(p3mm，長(zhǎng)度為20mm，圓柱體 的兩端面為通光面，兩通光面鍍以對(duì)1. 05-1. 1 μ m和0. 525-0. 5 μ m兩個(gè)波段高透過的介質(zhì) 膜，前腔鏡8和輸出鏡7都是平面鏡，距離為500mm，前腔鏡8的表面鍍以對(duì)1. 05-1. 1 μ m和0. 525-0. 55 μ m兩個(gè)波段高反射的介質(zhì)膜，輸出鏡7的表面鍍以對(duì)0. 525-0. 55 μ m高反射， 且對(duì)1. 05-1. 1 μ m波段反射率為80%的介質(zhì)膜。通過加大氙燈的泵浦能量，實(shí)現(xiàn)非線性鏡 自鎖模激光輸出。
應(yīng)當(dāng)指出的是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠理解上文對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的詳細(xì)說明，并 可能對(duì)本發(fā)明的部分技術(shù)特征進(jìn)行修改，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)精神，這些改動(dòng) 均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種非線性鏡自鎖模激光器，包括泵浦源以及諧振腔鏡；其特征在于還包括一塊 激光自倍頻晶體；所述的自倍頻晶體沿倍頻位相匹配方向加工成一長(zhǎng)方體或圓柱體，所述的長(zhǎng)方體或圓 柱體的兩個(gè)端面為通光平面，且兩個(gè)通光平面相互平行；所述的諧振腔鏡是分別做在自倍 頻晶體的兩個(gè)通光平面上，其中，在自倍頻晶體的一個(gè)通光平面鍍對(duì)于泵光高透、基頻光高 反、倍頻光高反的介質(zhì)膜作為輸入鏡；另一通光平面鍍對(duì)于基頻光部分透過、倍頻光高反射 的介質(zhì)膜作為輸出鏡；其中，泵浦方式采用端面或者側(cè)面進(jìn)行泵浦，采用端面泵浦方式為 所述的泵浦源輸出光的前方設(shè)置所述的自倍頻晶體，該自倍頻晶體鍍有輸入鏡的端面對(duì)著 泵浦源輸出光放置；采用側(cè)面泵浦方式為所述的泵浦源設(shè)置在所述的自倍頻晶體的側(cè)面。
2.一種非線性鏡自鎖模激光器，包括泵浦源以及諧振腔鏡；其特征在于還包括一塊 激光自倍頻晶體；所述的自倍頻晶體沿倍頻位相匹配方向加工成一長(zhǎng)方體或圓柱體，所述的長(zhǎng)方體或圓 柱體的兩個(gè)端面為通光平面，且兩個(gè)通光平面相互平行；所述的諧振腔鏡由一塊輸入鏡，和 在所述的自倍頻晶體的通光平面鍍對(duì)于基頻光部分透過、倍頻光高反射的介質(zhì)膜作為輸出 鏡組成；或所述的諧振腔鏡由在自倍頻晶體的一個(gè)通光平面鍍對(duì)于泵光高透、基頻光高反、倍頻 光高反的介質(zhì)膜作為輸入鏡，和一塊輸出鏡組成；或所述的諧振腔鏡由一塊輸入鏡和一塊輸出鏡組成，并在該自倍頻晶體的兩個(gè)通光平面 鍍對(duì)于基頻光和倍頻光高透過率的膜；其中，泵浦方式采用端面或者側(cè)面進(jìn)行泵浦，采用端面泵浦方式為所述的泵浦源輸出 光的前方順序設(shè)置所述的輸入鏡、所述的自倍頻晶體和所述的輸出鏡；采用側(cè)面泵浦方式為所述的泵浦源設(shè)置在所述的自倍頻晶體的側(cè)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非線性鏡自鎖模激光器，其特征在于，還包括一反射鏡；所述 的反射鏡設(shè)置在光路中自倍頻晶體未鍍腔鏡膜的一側(cè)，并以2° -180°的傾角設(shè)置，所述 的反射鏡與入射鏡、輸出鏡一起組成諧振腔，使得基頻光諧振。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非線性鏡自鎖模激光器，其特征在于，還包括一LD光學(xué) 耦合部件和聚焦系統(tǒng)；所述的LD光學(xué)耦合部件和所述的聚焦系統(tǒng)順序設(shè)置在該所述的泵 浦源和輸入鏡之間的光路上。
5.一種非線性鏡自鎖模激光器，包括泵浦源以及諧振腔鏡；其特征在于還包括一塊 激光自倍頻晶體；所述的自倍頻晶體沿倍頻位相匹配方向加工成一長(zhǎng)方體或圓柱體，所述的長(zhǎng)方體或圓 柱體的兩個(gè)端面為通光面；其中，該自倍頻晶體的一個(gè)通光面為平面，另一通光面切一斜 角，斜角為0. 1-20度；所述的諧振腔鏡由一塊輸入鏡和輸出鏡組成，在該自倍頻晶體的兩 個(gè)通光平面鍍對(duì)于基頻光和倍頻光高透過率的膜；其中，泵浦方式采用端面或者側(cè)面進(jìn)行 泵浦，采用端面泵浦方式為所述的泵浦源輸出光的前方順序設(shè)置所述的輸入鏡、所述的自 倍頻晶體和所述的輸出鏡；所述的自倍頻晶體切成斜角的通光面一端靠近輸出鏡；采用側(cè)面泵浦方式為所述的泵浦源設(shè)置在所述的自倍頻晶體的側(cè)面。
6.一種非線性鏡自鎖模激光器，包括泵浦源以及諧振腔鏡；其特征在于還包括一塊激光自倍頻晶體；所述的自倍頻晶體沿倍頻位相匹配方向加工成一長(zhǎng)方體或圓柱體，所述的長(zhǎng)方體或圓 柱體的兩個(gè)端面為通光面，該自倍頻晶體的一個(gè)通光面為平面，在所述的平面的通光面上 鍍有對(duì)于泵光高透、基頻光高反、倍頻光高反的膜作為輸入鏡；該自倍頻晶體的另一通光面 切一斜角，斜角為0. 1-20度；其中，泵浦方式采用端面泵浦或者側(cè)面泵浦，采用端面泵浦方 式為所述的泵浦源輸出光的前方順序設(shè)置所述的自倍頻晶體和一輸出鏡；所述的自倍頻 晶體切成斜角的通光面鍍對(duì)于基頻光和倍頻光高透過率的膜，并且該自倍頻晶體切成斜角 的通光面端靠近輸出鏡，采用側(cè)面泵浦方式為所述的泵浦源設(shè)置在所述的自倍頻晶體的 側(cè)面；或者在所述的自倍頻晶體為平面的通光面上鍍有對(duì)于對(duì)倍頻光高反射、對(duì)基頻光透過 率為60-99%的介質(zhì)膜作為輸出鏡，該自倍頻晶體的另一通光面切一斜角，斜角為0. 1-20 度；其中，泵浦方式采用端面泵浦或者側(cè)面進(jìn)行泵浦，采用端面泵浦方式為所述的泵浦源 輸出光的前方順序設(shè)置一輸入鏡、所述的自倍頻晶體，該自倍頻晶體的切一斜角的通光面 對(duì)著泵浦源輸入光設(shè)置；所述的自倍頻晶體切成斜角的通光面鍍對(duì)于基頻光和倍頻光高透 過率的膜；采用側(cè)面泵浦方式為所述的泵浦源設(shè)置在所述的自倍頻晶體的側(cè)面；還包括一反射鏡；所述的反射鏡設(shè)置在自倍頻晶體切斜角端與腔鏡之間的光路上，并 以2° -180°的傾角設(shè)置，所述的反射鏡與自倍頻晶體腔鏡端、獨(dú)立的腔鏡一起組成諧振 腔，使得基頻光諧振。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的非線性鏡自鎖模激光器，其特征在于，還包括一LD光學(xué) 耦合部件和聚焦系統(tǒng)；所述的LD光學(xué)耦合部件和所述的聚焦系統(tǒng)順序設(shè)置在該所述的泵 浦源和輸入鏡之間的光路上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、5或6所述的非線性鏡自鎖模激光器，其特征在于在所述的介質(zhì) 膜為有利于泵浦光吸收、基頻光和倍頻光振蕩的膜，泵浦光波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)晶體吸收波長(zhǎng)，基頻光 波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)晶體發(fā)射波長(zhǎng)，可以為0. 94μπι、1. 06μπι、1. 09ymU. 33μπι或1. 08μπι ；倍頻光 波長(zhǎng)可以為0· 47 μ m、0. 53 μ m、0. 55 μ m、0. 66 μ m 或 0· 54 μ m。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、5或6所述的非線性鏡自鎖模激光器，其特征在于，所述的自倍頻 晶體為摻釹硼酸鈣氧釔、硼酸鈣氧釓、摻釹四硼酸鋁釔晶體、四硼酸鋁釓晶體、摻鐿的硼酸 鈣氧釔、硼酸鈣氧釓、摻鐿四硼酸鋁釔晶體或者摻鐿四硼酸鋁釓晶體，其中Nd3+摻雜濃度是 0. 001-0. 25at.，Yb3+ 摻雜濃度是 0. 001-0. 50at.。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、5或6所述的非線性鏡自鎖模激光器，其特征在于，所述的泵浦 源為半導(dǎo)體激光二極管或氙燈；該半導(dǎo)體激光二極管中心發(fā)射波長(zhǎng)為自倍頻晶體對(duì)應(yīng)的吸 收波長(zhǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非線性鏡自鎖模激光器，包括泵浦源、諧振腔鏡和一塊激光自倍頻晶體；所述的自倍頻晶體沿倍頻位相匹配方向加工成一長(zhǎng)方體或圓柱體，其兩個(gè)端面為通光平面且相互平行；在自倍頻晶體的一個(gè)通光平面鍍對(duì)于泵光高透、基頻光高反、倍頻光高反的介質(zhì)膜作為輸入鏡；另一通光平面鍍對(duì)于基頻光部分透過、倍頻光高反射的介質(zhì)膜作為輸出鏡；采用端面泵浦方式為所述的泵浦源輸出光的前方設(shè)置自倍頻晶體，該自倍頻晶體鍍有輸入鏡的端面對(duì)著泵浦源輸出光放置；采用側(cè)面泵浦方式為所述的泵浦源設(shè)置在自倍頻晶體的側(cè)面。該激光器通過單一塊自倍頻晶體實(shí)現(xiàn)基頻光產(chǎn)生和二次諧波過程，具有操作簡(jiǎn)單、性能可靠、輸出功率高以及穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01S3/109GK102044834SQ201010548500
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者于浩海, 宗楠, 張懷金, 彭欽軍, 李芳琴, 王正平, 王繼揚(yáng), 蔣民華, 許祖彥 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所, 山東大學(xué)