晶体的全固态激光器及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于Li13晶体的全固态激光器及其工作方法，属于固态激光技术领域。
【背景技术】
[0002]太赫兹光参量振荡技术是一种产生斯托克斯光及太赫兹波的重要技术，通过某些晶体的受激电磁偶子散射可以获得近红外，以及太赫兹波段的连续可调谐激光。与通过拉曼散射等方式产生斯托克斯光相比，这种基于受激电磁偶子散射的斯托克斯源具有调谐范围大，操作方便等优点。
[0003]连续可调谐激光器是指可在一定范围内连续改变激光的波长的激光器，并广泛应用于光通信、光传感、光谱学、光化学、集成光学、医学、生物学、污染检测和半导体加工等领域。在医学方面，波长577nm激光是眼部视网膜激光光凝的最佳波段。激光作用于视网膜产生的生物效应是热效应，热能可以使组织凝固、坏死及发生炎症反应，从而使组织粘连。而黄光在视网膜神经纤维层的弥散很少，照射视网膜后炎症反应小，有利于保护激光后的视功能。波长577nm黄色激光的适应症可用于糖尿病视网膜病变、缺血性视网膜静脉阻塞、视网膜裂孔、视网膜变性区、视网膜静脉周围炎等。波长577nm黄色多点激光治疗是一种安全、有效、经济的眼底病治疗方式。
[0004]另外，波长577nm黄色激光是人体氧血红蛋白的吸收峰波长，已成为光动力疗法用于皮肤血管瘤、微静脉畸形等微创手术的首选激光源。所以，获得连续可调谐激光以及波长577nm激光光源在激光领域具有重要研究价值。
【发明内容】
[0005]发明概述
[0006]针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种应用在光通信、光传感、光谱学、光化学、集成光学、医学、生物学、污染检测和半导体加工等领域的全固态可调谐激光器。本发明提供一种结构简单、易于维护的激光器，可利用1^103晶体受激电磁耦子参量振荡效应产生波长1154nm?1160nm可调谐激光，并在倍频工作模式下，可产生波长577nm?580nm可调谐激光，从而提供两个波段的可调谐激光。
[0007]本发明还提供一种利用上述激光器的工作方法。
[0008]发明详述
[0009]本发明的技术方案如下:
[0010]一种基于Li13晶体的全固态激光器，包括栗浦源和温度控制系统，还包括振荡腔和调谐腔，所述的振荡腔包括依次设置的振荡输入镜、激光晶体、非线性晶体和振荡前腔镜；所述的调谐腔包括依次设置的调谐后腔镜、非线性晶体和调谐输出镜，所述的调谐腔与振荡腔呈一定角度设置并相交于非线性晶体。本发明提供的激光器结构简单、易于维护，利用本发明所述的激光器结构可以产生特定波长的激光。
[0011]根据本发明优选的，所述的非线性晶体为Li13晶体，Li10#aB体切割方向为X切，Li13晶体长度为lmm-lOOmm。利用Li13晶体受激电磁耦子散射效应产生激光，结构简单，成本较低，易于实现。不同晶体长度产生的激光均相同，但由于晶体生长比较困难，实用条件下结合需要的激光器结构设定晶体长度在Imm?10mm之间，晶体长度即晶体切割方向的长度。
[0012]进一步优选的，所述的非线性晶体两个端面均镀有对1064nm波段、1154nm?1160nm波段光透过率不小于99 %的介质膜、对577nm?580nm波段光反射率不小于99 %的介质膜。通过对非线性晶体的端面镀膜，能够有效提高激光转化效率。
[0013]根据本发明优选的，所述的振荡腔还包括调Q器件，所述的调Q器件设置于激光晶体和非线性晶体之间。调Q器件的加入使得激光器可以实现脉冲工作模式的运转。
[0014]根据本发明优选的，所述的调谐腔还包括倍频晶体，所述的倍频晶体设置于非线性晶体和调谐输出镜之间。在调谐腔内插入倍频晶体可将激光频率进行非线性变换产生新的倍频激光。
[0015]进一步优选的，所述的倍频晶体两个端面均镀有对1154nm?1160nm波段光透过率不小于99%的介质膜、对577nm?580nm波段光反射率不小于99%的介质膜。通过对倍频晶体的端面镀膜，能够有效提高激光转化效率。
[0016]根据本发明优选的，所述的基于Li13晶体的全固态激光器还包括旋转台，所述的调谐腔置于旋转台上。通过旋转台方便地调整调谐腔与振荡腔的角度，从而输出可调谐激光。
[0017]根据本发明优选的，所述的调谐腔与振荡腔之间的角度为α，6° < α <9°。通过设定调谐腔与振荡腔之间的角度，由此可以得到输出波长在1154nm?1160nm之间的激光。
[0018]根据本发明优选的，所述的激光晶体为产生波长1064nm激光晶体中的一种；优选的，所述的产生波长1064nm激光晶体为无切向的Nd = YAG晶体，NdiYAG晶体的长度为lmm-200mm,或x切的Nd: YVO^b体，Nd = YVO 4晶体x轴长度为lmm-200mm。结合晶体的生长局限性以及激光器的结构需求，设定此范围下的激光晶体长度。
[0019]进一步优选的，所述的激光晶体两个端面均镀有对1064nm波段光透过率不小于99%的介质膜。通过对激光晶体的端面镀膜，能够有效提高激光转化效率。
[0020]根据本发明优选的，所述的振荡输入镜、振荡前腔镜、调谐后腔镜、调谐输出镜分别为平镜、凹镜和凸镜中任意一种。
[0021]根据本发明优选的，振荡输入镜镀有对栗浦光波段光透过率不小于99%、对1064nm波长的光反射率不小于99%的介质膜；振荡前腔镜镀有对1064nm波段光反射率不小于99%的介质膜；调谐后腔镜镀有对1154nm?1160nm波段光反射率不小于99%的介质膜，或镀有对1154nm?1160nm波段光反射率不小于99%的介质膜、对577nm?580nm波段光反射率不小于99%的介质膜；调谐输出镜镀有对1154nm?1160nm波段光有部分透过率的介质膜，或镀有对1154nm?1160nm波段光反射率不小于99%的介质膜、对577nm?580nm波段光有部分透过率的介质膜。所述的部分透过率为透过率小于100%大于等于
0.1%的透过率。根据具体应用选择部分透过率范围内的数值，都可以得到激光输出，通过对以上四个镜体镀膜来提高激光转化效率。
[0022]根据本发明优选的，所述的调Q器件为主动声光调Q器件、主动电光调Q器件、被动Cr:YAG调Q器件、半导体调Q器件中的任何一种。调Q器件在需要获得脉冲式激光时使用，连续运转模式时不插入调Q器件。
[0023]根据本发明优选的，所述的倍频晶体为LBO晶体或者BBO晶体，倍频晶体切割方向为用于1154nm?1160nm激光倍频的角度，倍频晶体长度范围为切割方向的Imm至100mm。结合晶体的生长局限性以及激光器的结构需求，设定此范围下的倍频晶体长度，在获得1154nm?1160nm激光运转时不插入倍频晶体。
[0024]根据本发明优选的，所述栗浦源为半导体激光器或氙灯，栗浦方式为端面栗浦或者侧面栗浦。
[0025]一种利用如上所述基于Li13晶体的全固态激光器的工作方法，包括如下步骤:
[0026](I)栗浦源产生栗浦光；
[0027](2)通过激光晶体产生波长1064nm激光；
[0028](3)波长1064nm激光通过Li13晶体，波长1064nm激光偏振方向沿着Li1 3晶体的Z轴，通过放置在旋转台上的调谐腔，旋转角度产生1154nm?1160nm波段激光。
[0029]优选的，所述基于Li13晶体的全固态激光器的工作方法还包括，(4)如需产生倍频激光，在调谐腔内放入倍频晶体，1154nm?1160nm波段激光通过倍频晶体，通过非线性变换产生577nm?580nm波段激光。
[0030]本发明的有益效果:
[0031]1、本发明的技术方案提供了一种结构简单、易于维护的激光器，使得激光器可以实现较小尺寸的设计使用；
[0032]2、本发明的技术方案利用Li13晶体作为非线性晶体参与激光产生，具有成本低、易获得、使用寿命长等优点；
[0033]3、利用本发明提供的技术方案可以产生不同波段的可调谐激光光源，尤其是波长577nm激光光源，在光通信、光传感、光谱学、光化学、集成光学、医学、生物学、污染检测和半导体加工领域具有重要的应用价值；
[0034]4、本发明提供的技术方案可以实现倍频、基频、连续、脉冲多种工作模式，能够较大程度的适应不同的工作需求，应用广泛。
【附图说明】
[0035]图1为本发明产生波长为1154nm?1160nm连续式激光的激光器结构示意图；
[0036]图2为本发明产生波长为577nm?580nm脉冲式激光的激光器结构示意图；
[0037]图3为本发明产生波长为577nm?580nm连续式激光的激光器结构示意图；
[0038]图4为本发明产生波长为1154nm?1160nm脉冲式激光的激光器结构示意图；
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