專利名稱：一種綠色波段的正交偏振雙波長激光器的制作方法
技術領域：
本發明涉及激光器領域。
背景技術：
雙波長激光可廣泛應用于光通信、光動力學醫療、光計算、非線性頻率轉換、環境監測、激光遙感、激光雷達及光譜學等領域，已是國內外熱門的研究課題，特別是利用非線性光學差頻技術對雙波長激光進行差頻，可產生太赫茲波。而太赫茲波與物質相互作用中包含有豐富的物理和化學信息，具有相干性、低能性、高穿透性、無損傷等獨特優異特性，在物理、化學、天文學、生命和醫藥科學以及安全檢查、醫學成像、環境監測、食品檢驗、射電天文、衛星通信和武器制導等基礎與應用研究領域均具有巨大的科學研究價值和廣闊的應用前景，還是一個尚未充分研發的電磁輻射區域。THz波主要是采用光學技術和電子學技術兩種方法來產生。非線性差頻過程是THz波的有效獲取方法之一，與其它技術相比，非線性差頻過程可以產生功率較高的相干寬帶可調諧的單頻THz波，最大優點是沒有閾值，設備簡單，結構緊湊，不需要價格昂貴的泵浦裝置，可產生較高功率的THz波輻射，甚至可以得到比太赫茲波參量振蕩器更寬的THz波調諧范圍。差頻方法產生THz波的兩個關鍵技術之一是要獲得功率較高、波長比較接近的泵浦光和信號光(波長相差不大于IOnm)的雙波長激光泵浦源，核心元件是雙波長激光增益晶體。YCaO(BO3)3晶體屬于單斜晶系，空間群為Cm，晶胞參數為a=8. 078A, b=16. 022A,c=3. 534A, β=101. 19°，d=3. 269。Yb 激活的 YCaO(BO3)3 激光晶體在 976nm LD 泵浦下，在1060nm 1080nm波段具有寬的發射峰。在文獻OPTICS LETTERS 2007，32 (20) : 2909 2911中，山東大學晶體中心報道了采用976nm LD抽運y切的YbiYCaO(BO3)3激光晶體，實現了 (E Il x)和(E Il z)的正交雙偏振激光輸出，在1084. 3nm (E // x)處的輸出功率為3. 15W，在1061. 3nm (E // z)處的輸出功率為3. 45W。雖然Yb = YCaO(BO3)3激光晶體可以實現(E // x)和(E // z)的正交雙偏振激光輸出，但是當其應用于差頻方法產生THz波技術時，其正交雙偏振激光輸出的雙波長相差為23nm,遠大于10nm，其對應的THz波的波段大于3THz，由于現有的紅外倍頻晶體在該波段的透光率都較小，如果Yb = YCaO(BO3)3激光晶體應用于差頻技術產生THz波時，顯然地，其功率和效率都會低下
發明內容
本發明的目的在于公開一種新型的綠色波段的正交偏振雙波長激光器。本發明針對現有技術中存在的上述問題，提供了一種雙波長相差接近于IOnm的高功率、結構簡單的正交偏振雙波長激光器，以便解決差頻技術產生THz波時的功率和效率低下問題。
這種正交偏振雙波長激光器仍然采用Yb3+ = Ca3La2(BO3)4晶體作為增益介質，但是同時采用非臨界相位匹配取向的LBO 二階非線性光學晶體進行倍頻，采用這種設計方案的正交偏振雙波長激光器，可以實現530. 7nm (E Il z)和542. 15nm (E Il x)的綠色雙波長正交雙偏振激光輸出，最大輸出功率達到4w以上，其正交雙偏振激光輸出的雙波長相差為11. 45 nm,接近于 10nm。本發明的有益效果是，由于采用非臨界相位匹配取向的LBO 二階非線性光學晶體進行倍頻，從而減小了正交雙偏振激光輸出的雙波長相差值，使其接近于10nm，當采用差頻技術產生THz波時，對應的THz波的波段接近于3THz，從而處于紅外倍頻晶體的有效透過窗口，可以大大地提高THz波的功率和效率。
以下結合附圖對本發明的兩個個優選實施方式進行具體描述圖1為例I的實驗裝置圖。圖2為例2的實驗裝置圖。
具體實施例方式例1:圖1示出了本發明的第一個實施方式。泵浦源I為輸出波長為976nm的半導體激光器。泵浦源聚焦系統2采用兩個平凸面鏡，將激光聚焦到激光晶體4上，激光晶體4為摻雜Yb3+離子10%濃度的YCaO(BO3)3晶體做為激光增益介質，切割出尺寸大小為3X3X3mm3的晶體，晶體方向y切方向，通光方向平行于b軸，通光方向的兩面進行器件拋光，將激光晶體4用銦箔包裹，放于紫銅塊中，在紫銅塊中通冷卻水，將水溫保持在15-18°C。輸入鏡3為平面鏡，鍍上輸入膜，膜參數為 R>99. 99@ (1060-1090nm, 530_550nm) &T>95%@976nm ;基頻光經過非臨界匹配角度切割的LBO 二階非線性光學晶體器件5倍頻；輸出鏡6為平面輸出鏡，膜參數為R=99%@(1050-1070nm)，激光器的腔長為7厘米。例2:圖2示出了本發明的第二個實施方式，與第一實驗方式的裝置相比，平面輸出鏡放置于5的位置，其膜參數不變，而LBO 二階非線性光學晶體器件則放置于6的位置，其余的參數都不變。毫無疑問，本發明的結構與裝置還可具有多種變換，并不僅限于上述實施方式，如泵浦源可以采用其他類型的激光器，鏡片以及膜的參數也可以變換以實現更高的功率輸出。總之，本發明的保護范圍應包括那些對于本領域普通技術人員來說顯而易見的變換或替代已經改型。
權利要求
1. 一種綠色波段的正交雙偏振雙波長激光器，其特征在于采用Yb = YCaO(BO3)3晶體作為激光增益介質，以半導體激光器或者其他光源作為泵浦源，選取非臨界匹配角度的LBO二階非線性光學晶體作為倍頻材料，分別通過腔內和腔外倍頻Yb = YCaO(BO3)3晶體正交雙偏振雙波長激光來獲得綠色波段雙波長激光輸出。
全文摘要
本發明提供一種綠色波段的正交雙偏振雙波長激光器，涉及激光器領域。該激光器采用Yb:YCaO(BO3)3晶體作為激光增益介質，以半導體激光器或其他光源作為泵浦源，選取非臨界匹配角度的LBO二階非線性光學晶體作為倍頻材料，分別通過腔內和腔外倍頻Yb:YCaO(BO3)3 晶體正交雙偏振雙波長激光來獲得綠色波段雙波長激光輸出。
文檔編號H01S3/109GK103022883SQ20121050544
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者涂朝陽, 游振宇, 朱昭捷, 王燕, 李堅富 申請人:中國科學院福建物質結構研究所