一种纳秒脉冲翠绿宝石激光装置的制作方法

1.本实用新型涉及激光器技术领域，具体而言，涉及一种纳秒脉冲翠绿宝石激光装置。


背景技术：

2.波长为725nm到785nm范围内的纳秒脉冲激光，在医疗检测仪器、科学测量仪器等领域有潜在应用需求，尤其是纳秒(ns)脉冲激光，由于其具有较高的峰值功率，因而便于实现更高灵敏度、更精准的检测。
3.钛宝石(钛掺杂蓝宝石，ti
3
:al2o3)晶体可以在波长532nm激光脉冲泵浦下输出波长为725nm到785nm范围内的脉冲激光，但其上能级寿命较短，不利于储存泵浦能量，从而不利于实现大能量激光脉冲输出。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种纳秒脉冲翠绿宝石激光装置，以解决现有获得波长为725nm到785nm范围内的脉冲激光的方法，不利于实现大能量激光脉冲输出的技术问题。
5.本实用新型提供的纳秒脉冲翠绿宝石激光装置，包括沿设定方向依次设置的纳秒脉冲绿光激光器、汇聚透镜和激光谐振腔，其中，所述纳秒脉冲绿光激光器用于实现波长为532nm的脉冲激光输出；所述汇聚透镜用于将所述纳秒脉冲绿光激光器输出的激光汇聚至所述激光谐振腔；所述激光谐振腔内设置有翠绿宝石晶体；所述设定方向为激光输出方向。
6.进一步地，所述激光谐振腔包括沿设定方向相间隔的第一腔镜和第二腔镜，所述第一腔镜与所述第二腔镜两者的镜面相向放置，所述第一腔镜与所述第二腔镜之间的空间形成所述激光谐振腔。
7.进一步地，所述第一腔镜与所述第二腔镜两者的镜面相互平行。
8.进一步地，所述第一腔镜的镜面镀有双色膜，所述双色膜对波长532nm激光的透光率大于95％，且对波长从725nm到785nm范围内的激光的反射率大于99％。
9.进一步地，所述第二腔镜的镜面镀有部分反射膜，所述部分反射膜对波长从725nm到785nm范围内的激光的反射率大于50％且小于99％，且所述部分反射膜允许波长从725nm到785nm范围内的激光透过所述第二腔镜。
10.进一步地，所述波长为532nm的脉冲激光，由使用nd:yag(掺钕钇铝石榴石)晶体所产生的1064nm激光经过倍频晶体的倍频作用后产生。
11.进一步地，所述波长为532nm的脉冲激光，由使用nd:yvo4(掺钕钒酸钇)晶体所产生的1064nm激光经过倍频晶体的倍频作用后产生。
12.进一步地，所述倍频晶体为lbo(三硼酸锂，lib3o5)。
13.进一步地，所述倍频晶体为ktp(磷酸氧钛钾，ktiopo4)。
14.进一步地，所述波长为532nm的脉冲激光的脉冲宽度在1ns至100ns范围内。
15.本实用新型纳秒脉冲翠绿宝石激光装置带来的有益效果是：
16.通过设置主要由纳秒脉冲绿光激光器、汇聚透镜和激光谐振腔组成的纳秒脉冲翠绿宝石激光装置，当需要获得波长为725nm到785nm范围内的纳秒脉冲激光时，使纳秒脉冲绿光激光器输出波长为532nm的激光，经过汇聚透镜的汇聚作用后，上述激光将进入激光谐振腔，从翠绿宝石晶体的通光端面入射到翠绿宝石晶体的内部，从而实现波长为725nm到785nm范围内的脉冲激光的输出。
17.该纳秒脉冲翠绿宝石激光装置使用翠绿宝石晶体作为激光增益介质，使用波长为532nm的纳秒脉冲激光泵浦翠绿宝石晶体，实现了波长为725nm到785nm范围内的纳秒脉冲红光的输出。该纳秒脉冲翠绿宝石激光装置使用技术较成熟的大能量532nm的纳秒脉冲绿光激光器作为泵浦源，直接泵浦翠绿宝石，实现了大能量、短脉冲(《10ns)的波长为725nm到785nm范围内的纳秒脉冲红光输出。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型实施例提供的纳秒脉冲翠绿宝石激光装置的结构示意图。
20.附图标记说明：
21.100-纳秒脉冲绿光激光器；200-汇聚透镜；300-激光谐振腔；
22.310-翠绿宝石晶体；320-第一腔镜；330-第二腔镜。
具体实施方式
23.钛宝石(钛掺杂蓝宝石，ti
3
:al2o3)晶体可以在波长532nm激光脉冲泵浦下输出波长为725nm到785nm范围内的脉冲激光，但它与翠绿宝石晶体有较大差异。相比于钛宝石晶体，翠绿宝石晶体的上能级寿命更长。其中，钛宝石晶体的上能级寿命为3.2μs，翠绿宝石晶体的上能级寿命为260μs，而上能级寿命越长越有利于储存泵浦能量，从而有利于实现大能量激光脉冲输出。
24.另一种实现输出波长为725nm到785nm范围内的脉冲激光的技术路径为：采用连续光泵浦翠绿宝石晶体，同时用两个或两个以上镜子构建激光谐振腔，并在激光谐振腔中插入声光调q开关，以获得脉冲激光输出。该技术路径的主要缺点为：一是脉冲宽度较长，一般大于100ns；二是目前该波长范围的声光调q开关元件技术不成熟，价格较贵。
25.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
26.图1为本实施例提供的纳秒脉冲翠绿宝石激光装置的结构示意图。如图1所示，本实施例提供了一种纳秒脉冲翠绿宝石激光装置，包括沿设定方向依次设置的纳秒脉冲绿光激光器100、汇聚透镜200和激光谐振腔300，具体地，纳秒脉冲绿光激光器100用于实现波长为532nm的脉冲激光输出；汇聚透镜200用于将纳秒脉冲绿光激光器100输出的激光汇聚至
激光谐振腔300；激光谐振腔300内设置有翠绿宝石晶体310；其中，设定方向为激光输出方向，也就是图中虚线箭头所指方向。
27.当需要获得波长为725nm到785nm范围内的纳秒脉冲激光时，使纳秒脉冲绿光激光器100输出波长为532nm的激光，经过汇聚透镜200的汇聚作用后，上述激光将进入激光谐振腔300，从翠绿宝石晶体310的通光端面入射到翠绿宝石晶体310的内部，从而实现波长为725nm到785nm范围内的脉冲激光的输出。
28.该纳秒脉冲翠绿宝石激光装置使用翠绿宝石晶体310作为激光增益介质，使用波长为532nm的纳秒脉冲激光泵浦翠绿宝石晶体310，实现了波长为725nm到785nm范围内的纳秒脉冲红光的输出。该纳秒脉冲翠绿宝石激光装置使用技术较成熟的大能量532nm的纳秒脉冲绿光激光器100作为泵浦源，直接泵浦翠绿宝石，实现了大能量、短脉冲(《10ns)的波长为725nm到785nm范围内的纳秒脉冲红光输出。
29.需要说明的是，本实施例中，在实际使用中，纳秒脉冲绿光激光器100输出的纳秒脉冲激光的波长为532nm
±
1nm。
30.请继续参照图1，本实施例中，激光谐振腔300包括沿设定方向相间隔的第一腔镜320和第二腔镜330，具体地，第一腔镜320与第二腔镜330两者的镜面相向放置，第一腔镜320与第二腔镜330之间的空间形成激光谐振腔300。这种激光谐振腔300的设置形式，结构简单，成本低廉。
31.优选地，本实施例中，第一腔镜320与第二腔镜330两者的镜面平行。在其他实施例中，第一腔镜320与第二腔镜330两者的镜面也可以呈一定角度，如：1
°
，此时，第一腔镜320与第二腔镜330两者的镜面处于基本平行的状态。
32.具体地，本实施例中，第一腔镜320的镜面镀有双色膜，其中，双色膜对波长532nm激光的透光率大于95％，且对波长从725nm到785nm范围内的激光的反射率大于99％；第二腔镜330的镜面镀有部分反射膜，其中，部分反射膜对波长从725nm到785nm范围内的激光的反射率大于50％且小于99％，且该部分反射膜允许波长从725nm到785nm范围内的激光透过所述第二腔镜330。如此设置，能够保证波长从725nm到785nm范围内的激光尽可能充分地由激光谐振腔300输出。
33.本实施例中，波长为532nm的脉冲激光，由使用nd:yag晶体所产生的1064nm激光经过倍频晶体的倍频作用后产生。
34.通过使纳秒脉冲绿光激光器100以nd:yag晶体作为激光增益介质，以产生1064nm的激光，能够有效降低波长为1064nm的脉冲激光的输出成本，从而降低本实施例纳秒脉冲翠绿宝石激光装置在产生波长为725nm到785nm范围内的纳秒脉冲激光的成本。
35.在其他实施例中，波长为532nm的脉冲激光，也可以由使用nd:yvo4晶体所产生的1064nm激光经过倍频晶体的倍频作用后产生。
36.同样地，通过使纳秒脉冲绿光激光器100以nd:yvo4晶体作为激光增益介质，以产生1064nm的激光，能够有效降低波长为1064nm的脉冲激光的输出成本，从而降低本实施例纳秒脉冲翠绿宝石激光装置在产生波长为725nm到785nm范围内的纳秒脉冲激光的成本。
37.本实施例中，上述由使用nd:yag晶体所产生的1064nm激光所经过的倍频晶体可以为lbo或ktp；类似地，上述由使用nd:yvo4晶体所产生的1064nm激光所经过的倍频晶体也可以为lbo或ktp。
38.本实施例中，波长为532nm的脉冲激光的脉冲宽度在1ns至100ns范围内。
39.也就是说，本实施例中，纳秒脉冲绿光激光器100使用nd:yag晶体或者nd:yvo4晶体作为激光增益介质，实现脉冲宽度为1ns至30ns(典型值10ns)、波长为1064nm的纳秒脉冲激光输出；然后，使用lbo晶体或者ktp晶体作为倍频晶体，把波长为1064nm的纳秒脉冲激光倍频为波长为532nm的纳秒脉冲激光；之后，用波长为532nm的纳秒脉冲激光泵浦翠绿宝石晶体310，该翠绿宝石晶体310被放置于激光谐振腔300内，从而实现输出波长为725nm到785nm范围内的纳秒脉冲激光输出。
40.下述文字中，将以一个具体实施例对该纳秒脉冲翠绿宝石激光装置的工作过程进行介绍。
41.请继续参照图1，纳秒脉冲绿光激光器100输出的激光，波长是532nm
±
1nm，脉冲能量在10mj到1j之间(典型值100mj)，脉冲宽度一般为5ns至15ns(典型值10ns)，脉冲重复频率为1hz至1khz。该纳秒脉冲绿光激光器100输出的光束，经过汇聚透镜200的汇聚作用后，将透过第一腔镜320，从翠绿宝石晶体310的通光端面入射到翠绿宝石晶体310内部，并被翠绿宝石晶体310吸收。第一腔镜320的表面镀有双色膜，对波长为532nm的激光的透过率大于95％，而对波长从725nm到785nm之间任一部分波长的激光的反射率大于99％；第二腔镜330的表面镀有部分反射膜，对波长从725nm到785nm之间任一部分波长的激光的反射率大于50％同时小于99％，并允许波长725nm到785nm之间的一部分激光透过m2，形成激光输出。其中，第一腔镜320与第二腔镜330相向放置，两者的镜面基本平行，形成激光谐振腔300。
42.虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
43.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
44.上述实施例中，诸如“上”、“下”、“侧”等方位的描述，均基于附图所示。
45.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。