一種雙波長可選的激光光源及實現方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙波長可選的激光光源，包括激光光源本體，所述激光光源本體的光路中依次設置有泵浦源、全反鏡片、激光晶體、偏振分束立方和輸出鏡片，所述全反鏡片與輸出鏡片之間構成了激光的振蕩腔，光路通過偏振分束立方的分光棱鏡反射呈90°角，激光晶體通過機械或電動方式，并以光路為軸旋轉，激光晶體為四方晶系或正交晶系，激光晶體通光方向為非光軸的一條晶軸方向，其垂直光路方向兩個晶軸對應的熒光光譜最強線波長不同；所述的偏振分束立方通過電介質分束膜來反射s偏振分量，允許p偏振分量通過，從而分離s和p偏振光分量。上述技術方案，結構設計合理、結構緊湊、成本低、系統穩定且操作方便。
【專利說明】
一種雙波長可選的激光光源及實現方法
技術領域
[0001]本發明涉及光電技術領域，具體涉及一種雙波長可選的激光光源及實現方法。
【背景技術】
[0002]波長可選激光在激光通信、大氣與環境監測領域具有重要應用。比如在激光通信時不同的激光波長代表不同的信息，接收方對波長的判斷，可獲得不同信息;在大氣與環境監測應用中，不同氣體成分的吸收波長不一樣，可采用多個波長的激光對不同氣體成分進行監測。
[0003]在通常情況下，通過稀土摻雜的固體激光器只能輸出特定波長的激光。為實現多波長可選激光光源，通常需要多臺激光器集成的設備，轉換不同波長的激光過程中需要控制不同激光器的開關來實現。或者，通過共用一個激光晶體，利用不同的諧振腔實現不同波長的激光輸出。
[0004]通過以上方式實現的波長可選激光器結構分散，成本相對較高，系統不穩定，操作不方便。
【發明內容】
[0005]針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種結構設計合理、結構緊湊、成本低、系統穩定且操作方便的雙波長可選的激光光源及實現方法。
[0006]為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案:一種雙波長可選的激光光源，包括激光光源本體，所述激光光源本體的光路中依次設置有栗浦源、全反鏡片、激光晶體、偏振分束立方和輸出鏡片，所述全反鏡片與輸出鏡片之間構成了激光的振蕩腔，光路通過偏振分束立方的分光棱鏡反射呈90°角，激光晶體通過機械或電動方式，并以光路為軸旋轉，激光晶體為四方晶系或正交晶系，激光晶體通光方向為非光軸的一條晶軸方向，其垂直光路方向兩個晶軸對應的熒光光譜最強線波長不同；所述全反鏡片鍍有第一介質膜，所述輸出鏡片上鍍有第二介質膜，所述激光晶體兩通光端面鍍有對激光晶體產生的激光波長增透的增透膜，以減少激光晶體端面對振蕩腔內激光的反射損耗;所述的偏振分束立方通過電介質分束膜來反射S偏振分量，允許P偏振分量通過，從而分I^iS和P偏振光分量。
[0007]通過采用上述技術方案，巧妙利用偏振分束立方，通過旋轉激光晶體，強制實現偏振方向平行不同晶軸的激光振蕩，實現不同激光波長的輸出，使得輸出波長的選擇更加靈活，結構設計合理、結構緊湊，所需光學元件較少，可以大大降低成本，并且系統穩定性較好，更便于操作。
[0008]本發明進一步設置為:所述栗浦源是808納米的半導體激光器。通過本設置，栗浦源設置合理，工作更加可靠。
[0009]本發明還進一步設置為:所述全反鏡片鍍的第一介質膜對激光晶體產生的激光波長反射，同時對栗浦光透過。通過本設置，結構設置更加合理，工作更加穩定。
[0010]本發明還進一步設置為:所述輸出鏡片鍍的第二介質膜對激光晶體產生的激光波長部分透過。通過本設置，第二介質膜結構設置更加合理，工作穩定。
[0011 ]本發明還進一步設置為:所述激光晶體為四方晶系的Nd: YVO4SNd: CaYAlO4晶體，或為正交晶系的NchYAlO3晶體。通過本設置，結構簡單，工作可靠。
[0012]本發明還提供了一種如上所述的雙波長可選的激光光源實現方法:半導體激光器的輸出激光通過耦合聚焦從端面栗浦激光晶體，激光將通過偏振分束立方反射，在全反鏡片和輸出鏡片之間實現振蕩加強，并由輸出鏡片部分輸出。為了實現不同激光波長輸出，通過旋轉激光晶體，當垂直光路方向的一個晶軸與偏振分束立方的s偏振平行時，激光光源本體可實現一個特定波長的激光輸出。當對激光晶體以光路為軸旋轉90°后，激光晶體的另一個晶軸與偏振分束立方的s偏振平行時，激光光源本體可實現另一個特定波長的激光輸出。其輸出的具體波長有激光晶體的特性決定，本發明選用的激光晶體對應兩個輸出波長不一樣。
[0013]本發明的優點是:與現有技術相比，本發明結構設置更加合理，巧妙利用偏振分束立方，通過旋轉激光晶體，強制實現偏振方向平行不同晶軸的激光振蕩，實現不同激光波長的輸出，使得輸出波長的選擇更加靈活，結構設計合理、結構緊湊，所需光學元件較少，可以大大降低成本，并且系統穩定性較好，更便于操作。
[0014]下面結合說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明實施例結構不意圖；
[0016]圖2為本發明實施例偏振分束立方的分光特性示意圖；
[0017]圖3為本發明實施例激光波長示意圖。
【具體實施方式】
[0018]參見圖1、圖2和圖3，本發明公開的一種雙波長可選的激光光源，包括激光光源本體，所述激光光源本體的光路中依次設置有栗浦源1、全反鏡片2、激光晶體3、偏振分束立方4和輸出鏡片5，所述全反鏡片2與輸出鏡片5之間構成了激光的振蕩腔，光路通過偏振分束立方4的分光棱鏡反射呈90°角，激光晶體3通過機械或電動方式，并以光路為軸旋轉，激光晶體3為四方晶系或正交晶系，激光晶體3通光方向為非光軸的一條晶軸方向，其垂直光路方向兩個晶軸對應的熒光光譜最強線波長不同；所述全反鏡片2鍍有第一介質膜，所述輸出鏡片5上鍍有第二介質膜，所述激光晶體3兩通光端面鍍有對激光晶體產生的激光波長增透的增透膜;所述的偏振分束立方4通過電介質分束膜來反射s偏振分量，允許P偏振分量通過，從而分1? s和P偏振光分量。
[0019]作為優選的，所述栗浦源1、全反鏡片2、激光晶體3、偏振分束立方4和輸出鏡片5分別通過現有的支架或連接件連接，各部件之間留有間隙，本實施例栗浦源1、全反鏡片2、激光晶體3、偏振分束立方4和輸出鏡片5依次從左往右設置。此技術方案為本領域技術人員所熟知的，本實施例就不再加以敘述了。
[0020]所述栗浦源I是808納米的半導體激光器。
[0021]所述全反鏡片2鍍的第一介質膜對激光晶體產生的激光波長高反射，同時對栗浦光高透。
[0022]所述輸出鏡片5鍍的第二介質膜對激光晶體產生的激光波長部分透過。
[0023]所述的激光晶體3兩通光端面鍍有對對激光晶體3可產生的激光波長增透的增透膜系，激光晶體3可以為四方晶系的Nd: YVO4SNd: CaYAlO4等激光晶體，或為正交晶系的Nd:YAlO3晶體。作為優選的，激光晶體3通過現有的電機驅動旋轉。
[0024]本發明還提供了一種如上所述的雙波長可選的激光光源實現方法:半導體激光器的輸出激光通過耦合聚焦從端面栗浦激光晶體，激光將通過偏振分束立方反射，在全反鏡片和輸出鏡片之間實現振蕩加強，并由輸出鏡片部分輸出。
[0025]為了實現不同激光波長輸出，通過旋轉激光晶體，當垂直光路方向的一個晶軸與偏振分束立方的s偏振平行時，激光光源本體可實現一個特定波長的激光輸出。當對激光晶體以光路為軸旋轉90°后，激光晶體的另一個晶軸與偏振分束立方的s偏振平行時，激光光源本體可實現另一個特定波長的激光輸出。其輸出的具體波長有激光晶體的特性決定，本發明選用的激光晶體對應兩個輸出波長不一樣。
[0026]參見圖1和圖3，按照圖1的光路制作一臺基于Nd:YVO4晶體作為激光晶體的雙波長可選的激光源，可實現1064nm和1066nm可選的激光輸出。圖3為以為Nd: YV04激光晶體，通過旋轉晶體獲得的兩個激光波長。
[0027]激光光源本體的光路中依次設置有栗浦源、全反鏡片、通光方向沿晶軸a向切割的Nd: YV0^aB體、偏振分束立方、和輸出鏡片，其中全反鏡片與輸出鏡片之間構成了 1.06微米激光的振蕩腔，光路通過偏振分光棱鏡反射呈90°角，激光晶體可通過機械或電動以光路為軸旋轉。Nd: YV04晶體屬于四方晶系，其光軸方向對應晶軸c軸方向，通光方向沿晶軸a軸方向切割的Nd:YV04晶體使用可滿足通光方向為非光軸的一條晶軸方向，其垂直光路方向兩個晶軸c軸和b軸對應的熒光光譜最強線波長分別為1064nm和1066nm波長。
[0028]所述栗浦源是808納米的半導體激光器。
[0029]所述全反鏡片鍍的介質膜對1064nm和1066nm激光高反射，同時對808納米的栗浦光高透。
[0030]所述輸出鏡片鍍的介質膜對1064nm和1066nm激光部分透過。
[0031]實現過程中，808nm的半導體激光器的輸出激光通過耦合聚焦從端面栗浦NchYVO4晶體，激光將通過偏振分束立方反射，在全反鏡片和輸出鏡片之間實現振蕩加強，并由輸出鏡片部分輸出1064nm或1066nm激光。
[0032]為了實現不同激光波長輸出，通過旋轉Nd:YV0^aB體，當垂直光路方向的一個晶軸C軸與偏振分束立方的S偏振平行時，激光光源本體可實現1064nm波長的激光輸出。當對激光晶體以光路為軸旋轉90°后，激光晶體的另一個晶軸b軸與偏振分束立方的s偏振平行時，激光光源本體可實現1066nm波長的激光輸出。
[0033]當激光晶體改為通光方向沿晶軸a向切割的Nd:CaYAlO4晶體，可實現輸出的激光波長分別為1070nm和1080nm。通過旋轉Nd: CaYAlO4晶體，當垂直光路方向的一個晶軸c軸與偏振分束立方的s偏振平行時，激光光源本體可實現1070nm波長的激光輸出。當對激光晶體以光路為軸旋轉90°后，激光晶體的另一個晶軸b軸與偏振分束立方的s偏振平行時，激光光源本體可實現1080nm波長的激光輸出。
[0034]當激光晶體改為通光方向沿晶軸b向切割的Nd:YAlO3晶體，可實現輸出的激光波長分別為1064nm和1079nm。通過旋轉Nd = YAlO3晶體，當垂直光路方向的一個晶軸c軸與偏振分束立方的S偏振平行時，激光光源本體可實現1064nm波長的激光輸出。當對激光晶體以光路為軸旋轉90°后，激光晶體的另一個晶軸b軸與偏振分束立方的s偏振平行時，激光光源本體可實現1079nm波長的激光輸出。
[0035]上述實施例對本發明的具體描述，只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限定，本領域的技術工程師根據上述發明的內容對本發明作出一些非本質的改進和調整均落入本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種雙波長可選的激光光源，包括激光光源本體，其特征在于:所述激光光源本體的光路中依次設置有栗浦源、全反鏡片、激光晶體、偏振分束立方和輸出鏡片，所述全反鏡片與輸出鏡片之間構成了激光的振蕩腔，光路通過偏振分束立方的分光棱鏡反射呈90°角，激光晶體通過機械或電動方式，并以光路為軸旋轉，激光晶體為四方晶系或正交晶系，激光晶體通光方向為非光軸的一條晶軸方向，其垂直光路方向兩個晶軸對應的熒光光譜最強線波長不同；所述全反鏡片鍍有第一介質膜，所述輸出鏡片上鍍有第二介質膜，所述激光晶體兩通光端面鍍有對激光晶體產生的激光波長增透的增透膜;所述的偏振分束立方通過電介質分束膜來反射S偏振分量，允許P偏振分量通過，從而分1? S和P偏振光分量。2.根據權利要求1所述的一種雙波長可選的激光光源，其特征在于:所述栗浦源是808納米的半導體激光器。3.根據權利要求2所述的一種雙波長可選的激光光源，其特征在于:所述全反鏡片鍍的第一介質膜對激光晶體產生的激光波長反射，同時對栗浦光透過。4.根據權利要求3所述的一種雙波長可選的激光光源，其特征在于:所述輸出鏡片鍍的第二介質膜對激光晶體產生的激光波長部分透過。5.根據權利要求4所述的一種雙波長可選的激光光源，其特征在于:所述激光晶體為四方晶系的Nd: YVO4^Nd: CaYAlO4晶體，或為正交晶系的Nd: YAlO3晶體。6.根據權利要求5所述的一種雙波長可選的激光光源實現方法，其特征在于:半導體激光器的輸出激光通過耦合聚焦從端面栗浦激光晶體，激光將通過偏振分束立方反射，在全反鏡片和輸出鏡片之間實現振蕩加強，并由輸出鏡片部分輸出；為了實現不同激光波長輸出，通過旋轉激光晶體，當垂直光路方向的一個晶軸與偏振分束立方的s偏振平行時，激光光源本體可實現一個特定波長的激光輸出；當對激光晶體以光路為軸旋轉90°后，激光晶體的另一個晶軸與偏振分束立方的s偏振平行時，激光光源本體可實現另一個特定波長的激光輸出；其輸出的具體波長有激光晶體的特性決定，激光晶體對應兩個輸出波長不一樣。
【文檔編號】H01S3/106GK105932532SQ201610556821
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年7月13日
【發明人】段延敏, 朱海永, 郭俊宏, 俞葉, 阮秀凱
【申請人】溫州大學