蓝光LD泵浦掺镨氟化钇锂915nm近红外全固体激光器的制造方法
【专利摘要】蓝光LD泵浦掺镨氟化钇锂915nm近红外全固体激光器，涉及全固体激光器。设有444nm蓝光半导体激光器、整形棱镜、聚焦透镜、平面输入镜、Pr:YLF激光晶体、激光输出镜、蓝光滤光片；整形棱镜位于444nm蓝光半导体激光器的输出端；聚焦透镜设于整形棱镜的输出端，与整形棱镜一起对泵浦光束进行整形和聚焦；平面输入镜设于聚焦透镜的输出端，采用镀444nm高透、915nm高反的多层介质膜；Pr:YLF激光晶体的输入端面紧接着平面输入镜；激光输出镜设于Pr:YLF晶体的输出端，采用915nm部分透射、可见光波段较高透射的多层介质膜；蓝光滤光片设于激光输出镜的输出端。有效抑制可见光波段的较强的激光谱线。
【专利说明】蓝光LD泵浦掺镨氟化钇锂915nm近红外全固体激光器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种全固体激光器，尤其是涉及一种444nm蓝光半导体激光器泵浦掺镨氟化钇锂(Pr = YLF)的915nm近红外全固体激光器。
【背景技术】
[0002]掺镨(Pr)材料的可见光固体激光器是近年来激光器研究领域的热点，Pr:YLF激光晶体可以产生522nm、607nm、640nm、698nm、721nm、915nm等多个波长的激光发射谱线，其中640nm和721nm的激光增益较强(参见文献Teoman Giin et al.，"Power scalingof laser diode pumped Pr3+:LiYF4Cw lasers: efficient laser operation at522.6nm，545.9nm，607.2nm，and639.5nm"，Optics Letters36, 1002 (2011) ;T.Sandrock etal.， “Efficient continuous wave-laser emission of Pr3+-doped fluorides at roomtemperature”，App1.Phys.B58，149-151 (1994))。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对目前尚未获得915nm新波长的Pr = YLF全固体激光器的不足，提供一种蓝光LD泵浦掺镨氟化钇锂915nm近红外全固体激光器。
[0004]本发明设有:
[0005]444nm蓝光半导体激光器(LD)，所述444nm蓝光半导体激光器(LD)作为915nm近红外全固体激光器的泵浦源；
[0006]整形棱镜，所述整形棱镜位于444nm蓝光半导体激光器的输出端，用于实现泵浦光光斑的整形，使长条形的泵浦光斑整形为接近正方形；
[0007]聚焦透镜，所述聚焦透镜设于整形棱镜的输出端，用于实现整形后泵浦光束的聚焦；
[0008]平面输入镜，所述平面输入镜设于聚焦透镜的输出端，作为915nm近红外的激光谐振腔输入镜。通过特殊的膜系设计，有效抑制了可见光波段的激光振荡；
[0009]PriYLF激光晶体，所述Pr = YLF激光晶体的输入端面紧挨着平面输入镜，作为915nm激光的增益介质；
[0010]激光输出镜，所述激光输出镜设于Pr = YLF激光晶体的输出端，作为915nm近红外激光的输出镜；所述激光输出镜为平凹镜，凹面曲率半径为IOOmm ；
[0011]蓝光滤光片，所述蓝光滤光片设于激光输出镜的输出端，用于过滤未被完全吸收的444nm泵浦光,从而使得输出为915nm单波长近红外激光。
[0012]本发明利用特殊的腔镜膜系，采用半导体激光器泵浦Pr:YLF实现新波长915nm近红外激光的连续运转，这将为近红外波段的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。本发明的突出效果将在【具体实施方式】中呈现出来。本发明采用特殊设计的激光谐振腔腔镜膜系设计，有效抑制可见光波段的较强的激光谱线，为近红外激光的产生提供了新的方法和途径，具有重要的学术价值和应用前景。【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例的结构组成示意图。
[0014]图2为掺镨氟化钇锂的能级跃迁图。
[0015]图3为本发明实施例蓝光泵浦掺镨氟化钇锂的915nm近红外全固体激光器输出功率与泵浦吸收功率的关系曲线。其中横坐标为晶体吸收功率，单位为mW，纵坐标为输出功率，单位为mW。T为激光输出镜在915nm处的输出耦合透射率，η为915nm近红外激光的斜效率，图中点代表实验中测得的数据点，黑色实线为拟合的直线，其斜率代表激光斜效率。
[0016]图4为本发明实施例蓝光泵浦掺镨氟化钇锂的915nm红光全固体激光器的激光光谱图。其中横坐标为波长，单位为nm，纵坐标为强度。
【具体实施方式】
[0017]以下实施例将结合附图对本发明作进一步说明。
[0018]如图1所示，本发明实施例设有:444nm蓝光半导体激光器1、整形棱镜2、聚焦透镜3、平面输入镜4、Pr: YLF激光晶体5、激光输出镜6、蓝光滤光片7。
[0019]所述整形棱镜2位于444nm蓝光半导体激光器I的输出端；聚焦透镜3设于整形棱镜2的输出端，与整形棱镜2 —起对泵浦光束进行整形和聚焦，使增益介质充分吸收泵浦光，提高泵浦光的吸收效率，同时使得聚焦光斑足够小；平面输入镜4设于聚焦透镜3的输出端，采用镀444nm高透(T>90%)、915nm高反(R>99%)的多层介质膜，作为激光器的输入镜；PriYLF激光晶体5，晶体掺杂浓度为0.2a.t.%，长度为8mm，其输入端面紧接着平面输入镜
4。所述激光输出镜6设于Pr = YLF晶体5的输出端，采用915nm部分透射、可见光波段较高透射的多层介质膜，抑制了可见光波段的激光振荡，并作为915nm近红外激光的输出镜。蓝光滤光片7设于激光输出镜6的输出端，用于过滤未被完全吸收的444nm泵浦光，从而使得输出为915nm单波长近红外激光。
[0020]激光谐振腔腔镜的具体镀膜指标如下:
[0021]平面输入镜采用镀444nm高透和915nm高反(R>99%)的多层介质膜，作为泵浦光输入镜。激光输出镜采用镀915nm部分透射(透射率为T=L 8%)的多层介质膜，作为915nm红光的输出镜。
[0022]在激光器的设计过程中，为了使泵浦光发射谱与Pr:YLF激光晶体吸收谱实现最佳匹配，提高泵浦光的吸收效率，故采用444nm蓝光LD作为泵浦源。通过镀有444nm增透介质膜的整形棱镜和聚焦透镜的调节，优化泵浦光在激光晶体中的模式，进一步提高了泵浦光的利用效率。
[0023]同时，本发明选择在激光谐振腔的腔镜上镀特定的膜层以达到波长选择的作用。平面输入镜镀有444nm高透和915nm高反(R>99%)的介质膜，激光输出镜采用915nm部分透射(透射率为T=L 8%)的多层介质膜，可见光波段输入镜和输出镜的透射率都大于50%，使可见光波段处的损耗比915nm处大很多，导致它们的激光起振阈值比915nm大，从而有效抑制了可见光波段谱线的激光振荡。本发明通过平面输入镜和激光输出镜的特殊镀膜膜层设计，抑制了可见光波段更强谱线的激光振荡，使得915nm能够在谐振腔内振荡形成连续激光输出。此外，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，提高了激光器的输出稳定性。
[0024]图2给出掺镨氟化钇锂的能级跃迁图。
[0025]图3给出蓝光泵浦掺镨氟化钇锂的915nm近红外全固体激光器的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T=L 8%。从图3可以看出:该激光器的阈值较高，为323.2mW，斜效率为14.9%，最大输出激光功率达到39mW。
[0026]图4给出蓝光泵浦掺镨氟化钇锂的915nm近红外全固体激光器的光谱图，中心波长为914.6nm,线宽为1.8nm。
[0027]本发明首次实现了 444nm蓝光半导体激光器泵浦掺镨氟化钇锂(Pr:YLF)激光晶体实现915nm新波长激光的连续运转，增加了一种近红外波段的Pr: YLF固体激光器，为扩大近红外应用领域带来重要的学术意义与使用价值。此外，蓝光泵浦掺镨氟化钇锂的915nm近红外全固体激光器的具体实施效果是显著的、可再现的。
【权利要求】
1.蓝光LD泵浦掺镨氟化钇锂915nm近红外全固体激光器，其特征在于设有: 444nm蓝光半导体激光器，所述444nm蓝光半导体激光器作为915nm近红外全固体激光器的泵浦源； 整形棱镜，所述整形棱镜位于444nm蓝光半导体激光器的输出端,用于实现泵浦光光斑的整形，使长条形的泵浦光斑整形为接近正方形； 聚焦透镜，所述聚焦透镜设于整形棱镜的输出端，用于实现整形后泵浦光束的聚焦； 平面输入镜，所述平面输入镜设于聚焦透镜的输出端，作为915nm近红外的激光谐振腔输入镜； Pr: YLF激光晶体，所述Pr: YLF激光晶体的输入端面紧挨着平面输入镜，作为915nm激光的增益介质； 激光输出镜，所述激光输出镜设于Pr:YLF激光晶体的输出端，作为915nm近红外激光的输出镜； 蓝光滤光片，所述蓝光滤光片设于激光输出镜的输出端，用于过滤未被完全吸收的444nm泵浦光,从而使得输出为915nm单波长近红外激光。
2.如权利要求1所述蓝光LD泵浦掺镨氟化钇锂915nm近红外全固体激光器，其特征在于所述激光输出镜为平凹镜。
3.如权利要求2所述蓝光LD泵浦掺镨氟化钇锂915nm近红外全固体激光器，其特征在于所述平凹镜的凹面曲率半径为100mm。
4.如权利要求1所述蓝光LD泵浦掺镨氟化钇锂915nm近红外全固体激光器，其特征在于所述平面输入镜采用镀444nm高透(T>90%)、915nm高反(R>99%)的多层介质膜，所述高透的T>90%，所述高反的R>99%。
5.如权利要求1所述蓝光LD泵浦掺镨氟化钇锂915nm近红外全固体激光器，其特征在于所述Pr = YLF激光晶体的晶体掺杂浓度为0.2a.t.%，长度为8mm。
6.如权利要求1所述蓝光LD泵浦掺镨氟化钇锂915nm近红外全固体激光器，其特征在于所述激光输出镜采用915nm部分透射、可见光波段较高透射的多层介质膜。
【文档编号】H01S3/16GK103779770SQ201410045538
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月8日 优先权日:2014年2月8日
【发明者】蔡志平, 渠彪, 徐斌, 罗塞雨, 闫宇, 王凤娟, 许惠英 申请人:厦门大学