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yeer

2008-06-26 21:17

全固態(tài)綠光激光器介紹

本文報道全固化的微型全固態(tài)綠光激光器、分立元件的脈沖全固態(tài)綠光激光器以及提高它們輸出功率穩(wěn)定性研究的最新結(jié)果。使用連續(xù)輸出功率為1W的LD抽運，用它們分別得到230mW的532nm綠激光的連續(xù)輸出和峰值功率達1.2kW的532nm綠激光脈沖的穩(wěn)定輸出。采用對輸出532nm激光采樣、對抽運LD電流進行控制從而實現(xiàn)對綠激光器輸出功率實現(xiàn)光電反饋控制的方法，使這兩種激光器的輸出功率長期穩(wěn)定性提高到0.5%，可以大大擴展它們的應(yīng)用范圍。

全固態(tài)綠激光器具有能量轉(zhuǎn)換效率高、功率大、光束質(zhì)量好、體積小、壽命長、使用方便等優(yōu)點，在彩色顯示、激光醫(yī)療、水下通訊等方面有重要的應(yīng)用，是國內(nèi)外光電子技術(shù)研究與開發(fā)的熱點之一。全固態(tài)腔內(nèi)倍頻綠激光器通過高效率的腔內(nèi)倍頻獲得綠激光輸出，它的結(jié)構(gòu)緊湊，轉(zhuǎn)換效率高，是獲得綠激光的主要器件之一。但是此類綠激光輸出功率波動一般都很大。腔內(nèi)倍頻綠光激光器輸出功率的穩(wěn)定性成為目前全固態(tài)綠光激光器的研究重點課題之一。

本文報到我們研制的全固化微型全固態(tài)綠光激光器和分離元件的全固態(tài)脈沖綠光激光器，以及提高它們輸出功率穩(wěn)定性的最新結(jié)果。

1、全固化的微型全固態(tài)連續(xù)綠光激光器

在本文中，“全固化”是指激光頭的全部元件被用環(huán)氧樹脂粘合為一個整體，整個器件中沒有任何需要調(diào)整的元件，這種器件的使用十分方便。本文研制的全固化的微型全固態(tài)連續(xù)綠光激光器采用LD端面抽運Nd:YVO4激光晶體得到1064nm近紅外激光，再用KTP晶體作腔內(nèi)倍頻得到532nm綠激光輸出。

它采用北京半導(dǎo)體研究所生產(chǎn)的808nm的1W的LD作為抽運光源。由于所用LD的輸出功率比較小，因此提高器件的光－光轉(zhuǎn)換效率是提高器件性能的關(guān)鍵。為此，采用半導(dǎo)體制冷器作為溫度控制元件，對LD的溫度進行控制，以使其工作波長和激光晶體的吸收波長峰值準確重合，提高對抽運光的吸收效率。在本實驗中把LD的工作波長調(diào)整到808.5nm。采用中科院福建物構(gòu)所生產(chǎn)的Nd:YVO4晶體作激光介質(zhì)，摻雜濃度為3at％，a軸方向切割，長度為1mm，橫截面尺寸為3×3mm2。采用端面同軸抽運方式使LD的抽運光束和所產(chǎn)生的1.064mm激光光束在空間上更好地耦合，以提高抽運效率。采用焦距為3mm的非球面透鏡把LD的光束聚焦到Nd:YVO4晶體內(nèi)部，焦點處光斑直徑為100mm，抽運光從LD到Nd:YVO4晶體內(nèi)部的總耦合效率為92％。采用平凹穩(wěn)定型諧振腔提高器件的效率和穩(wěn)定性。為了提高抽運光利用率，采用凹面后反射鏡和平面輸出鏡組成激光諧振腔。Nd:YVO4晶體的入射端面是曲率半徑為50mm球面。后反射鏡直接鍍制在此面上。它對1064nm的反射率>99.8%，對808nm光的透射率>99.5%。Nd:YVO4晶體的另一端為平面，鍍同時對1064nm和532nm的雙波長增透膜，剩余反射率<0.25%。平面輸出鏡對1064nm光的反射率>99.8%，對532nm光的透射率>97%。平面輸出鏡的背面鍍有對532nm光的增透膜，剩余反射率<0.25%。采用北京人工晶體研究院生產(chǎn)的KTP倍頻晶體作腔內(nèi)倍頻器，按類臨界相位匹配角切割，它的橫截面為3×3mm2，通光方向長5mm，兩個通光面同時鍍對1064nm和532nm的增透膜，每個面的剩余反射率<0.25%。為了提高器件的穩(wěn)定性，用環(huán)氧樹脂把全部元件粘接為一個整體，同時用一個半導(dǎo)體致冷器對它們進行整體控溫。

用濾光器濾除輸出光束中的808nm的抽運光和1064nm的基頻光后，用Ocean Optics, Inc. 公司的HR2000CG-UV-NI光譜儀測量綠激光的波長，用清華大學(xué)研制的HH型F－P共焦球面掃描干涉儀測量綠激光的縱模，用北京物科光電技術(shù)公司的LP－3A型功率計測量532nm輸出功率和穩(wěn)定性。在LD發(fā)出的抽運功率為1W時，得到230mW的TEM00模532nm綠激光的穩(wěn)定輸出，光－光轉(zhuǎn)換效率達23％，4小時的穩(wěn)定性優(yōu)于±3%，綠激光中有3－4個縱模，每個縱模的寬度小于40MHz（受儀器分辨率所限）。據(jù)我們所知，這種激光器的性能在同類產(chǎn)品中是最好的。