一種兩步激發(fā)連續(xù)波紫外激光器的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種兩步激發(fā)連續(xù)波紫外激光器的方法，輸出波長(zhǎng)為532nm倍頻激光器的輸出激光經(jīng)過準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后變?yōu)槠叫泄?，平行光?jīng)過聚焦鏡到Er：YAP晶體靠近聚焦鏡一側(cè)的Er：YAlO3晶體端面中心，Er：YAlO3晶體中Er3+吸收泵浦光，把Er：YAlO3晶體中處于基態(tài)4I15/2能級(jí)上的Er3+激發(fā)到達(dá)2H11/2能級(jí)；處于2H11/2能級(jí)的Er3+吸收泵浦光，處于2H11/2能級(jí)的Er3+躍遷到2P3/2能級(jí)，隨著2P3/2能級(jí)的Er3+增加，在2P3/2能級(jí)的Er3+積累，實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和320nm上轉(zhuǎn)換激光輸出。本發(fā)明專利技術(shù)輸出激光光束質(zhì)量高、效率相對(duì)較高、激光可調(diào)諧、穩(wěn)定性好。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于激光器
，尤其涉及一種兩步激發(fā)連續(xù)波紫外激光器的方法。
技術(shù)介紹
紫外波段激光在光數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、光刻技術(shù)、光盤控制、微加工、大氣探測(cè)、微電子學(xué)、光化學(xué)、光生物學(xué)以及醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。其中紫外連續(xù)激光在治療皮膚病、消菌殺毒、礦石鑒定等方面的主要光源，其中320nm紫外連續(xù)激光是治療皮膚病(治療銀屑病等皮膚病)的主要光源。二極管激光器：該激光器可直接實(shí)現(xiàn)可見光波段連續(xù)激光輸出，但輸出的激光光束質(zhì)量差，不能達(dá)到較高醫(yī)療水平的使用要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種兩步激發(fā)連續(xù)波紫外激光器的方法，旨在解決二極管激光器輸出的激光光束質(zhì)量差，不能達(dá)到較高醫(yī)療水平使用要求的問題。本專利技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種兩步激發(fā)連續(xù)波紫外激光器的方法，該兩步激發(fā)連續(xù)波紫外激光器的方法包括：首先輸出波長(zhǎng)為532nm倍頻激光器的輸出激光經(jīng)過準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后變?yōu)槠叫泄?，平行光?jīng)過聚焦鏡到Er:YAP晶體靠近聚焦鏡一側(cè)的Er:YAlO3晶體端面的中心處，Er:YAlO3晶體中Er3+吸收泵浦光，把Er:YAlO3晶體中處于基態(tài)4I15/2能級(jí)上的Er3+激發(fā)到達(dá)2H11/2能級(jí)；其次處于2H11/2能級(jí)的Er3+進(jìn)一步吸收泵浦光，處于2H11/2能級(jí)的Er3+躍遷到2P3/2能級(jí)，隨著2P3/2能級(jí)的Er3+越來越多，在2P3/2能級(jí)的Er3+達(dá)到一定的積累，實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和320nm上轉(zhuǎn)換激光輸出；采用兩步激發(fā)實(shí)現(xiàn)連續(xù)波紫外激光的晶體有Er摻雜氧化物晶體、Er摻雜氟化物晶體；諧振腔內(nèi)雙微片晶體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)紫外激光輸出；輸出激光光束質(zhì)量高，激光器輸出的光束質(zhì)量M2因子＜1.1接近1，激光器連續(xù)輸出的效率在10％左右，相對(duì)較高，激光可調(diào)諧，輸出激光的穩(wěn)定性好。進(jìn)一步，在激光諧振腔的作用下，320nm的激光在激光的諧振腔內(nèi)形成振蕩，實(shí)現(xiàn)320nm轉(zhuǎn)換激光輸出。進(jìn)一步，所述Er:YAP晶體包括兩個(gè)Er:YAlO3晶體；兩個(gè)晶體分開放，有利于緩解由這兩個(gè)晶體構(gòu)成激光器諧振腔的熱效應(yīng)。在靠近聚焦鏡端Er:YAlO3晶體的端面上鍍有515nm-565nm高透射率、310-330nm高反射率的膜，另一個(gè)端面鍍有515nm-565nm、310-330nm高透射率的膜。這樣在此晶體上鍍膜，可以使晶體鍍有515nm-565nm高透射率、310-330nm高反射率的膜的端面相當(dāng)激光諧振腔的一個(gè)全反射鏡，而另一個(gè)端面鍍有515nm-565nm、310-330nm高透射率的膜，有助于減少泵浦光和激光傳輸過程的損耗，進(jìn)而提高激光器的轉(zhuǎn)換效率。另一塊Er:YAlO3晶體靠近聚焦鏡端的端面鍍有515nm-565nm、310-330nm高透射率的膜，另一個(gè)端面鍍有310-330nm透射率為1％的膜。這樣在此晶體上鍍膜，在晶體的一個(gè)端面晶體鍍有515nm-565nm、310-330nm高透射率的膜，有助于減少泵浦光和激光傳輸過程的損耗，進(jìn)而提高激光器的轉(zhuǎn)換效率，而另一個(gè)端面310-330nm透射率為1％的膜相當(dāng)激光器諧振腔的一個(gè)部分反射率。進(jìn)一步，所述準(zhǔn)直鏡是焦距為35mm的平凸透鏡，此準(zhǔn)直鏡兩面鍍有515nm-565nm高透的膜。此準(zhǔn)直鏡配合聚焦鏡使用，在Er:YAlO3晶體上形成約857μm的泵浦光斑，晶體上大的泵浦光斑，便于提高Er:YAlO3晶體中注入的泵浦功率。此準(zhǔn)直鏡兩面鍍有515nm-565nm高透的膜，有助于減少泵浦光在傳輸過程中的損耗，提高泵浦光的利用率。進(jìn)一步，所述聚焦鏡是焦距為75mm的平凸透鏡，此聚焦鏡兩面鍍有532nm高透的膜。此聚焦鏡配合準(zhǔn)直鏡使用，在Er:YAlO3晶體上形成約857μm的泵浦光斑，晶體上大的泵浦光斑，便于提高Er:YAlO3晶體中注入的泵浦功率。此聚焦鏡兩面鍍有515nm-565nm高透的膜，有助于減少泵浦光在傳輸過程中的損耗，提高了泵浦光的利用率。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的兩步激發(fā)連續(xù)波紫外激光器的方法原理示意圖；圖中：1、倍頻激光器；2、準(zhǔn)直鏡；3、聚焦鏡；4、Er:YAP晶體。具體實(shí)施方式為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。下面結(jié)合附圖1及具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)兩步激發(fā)連續(xù)波紫外激光器的方法的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。輸出波長(zhǎng)為532nm的倍頻激光器1輸出激光經(jīng)過準(zhǔn)直鏡2準(zhǔn)直后變?yōu)槠叫泄?，此平行光?jīng)過聚焦鏡3后，Er:YAP晶體4包括兩個(gè)Er:YAlO3晶體，此平行光(泵浦光)聚焦到Er:YAlO3晶體靠近聚焦鏡3一側(cè)的Er:YAlO3晶體端面的中心處，Er:YAlO3晶體中Er3+吸收泵浦光，把Er:YAlO3晶體中處于基態(tài)4I15/2能級(jí)上的Er3+激發(fā)到達(dá)2H11/2能級(jí)，完成第一步激發(fā)，處于2H11/2能級(jí)的Er3+進(jìn)一步吸收泵浦光，處于2H11/2能級(jí)的Er3+躍遷到2P3/2能級(jí)，隨著2P3/2能級(jí)的Er3+越來越多，在2P3/2能級(jí)的Er3+達(dá)到一定的積累，實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；在激光諧振腔的作用下，320nm的激光在激光的諧振腔內(nèi)形成振蕩，此諧振腔鍍兩塊Er:YAlO3晶體的端面上，在靠近聚焦鏡3端晶體的端面上鍍有515nm-565nm高透、310-330nm高反的膜，另一塊Er:YAlO3晶體靠近激光輸出
端的端面上鍍有310-330nm透過率為1％的膜，處于高能級(jí)2P3/2能級(jí)的大量的Er3+向低能級(jí)4I15/2能級(jí)躍遷，實(shí)現(xiàn)了320nm上轉(zhuǎn)換激光輸出。在本專利技術(shù)的實(shí)施例中準(zhǔn)直鏡2是焦距為35mm的凸透鏡，鍍有515nm-565nm高透的膜，裝置中作為準(zhǔn)直鏡；聚焦鏡3是焦距為75mm的凸透鏡鍍有532nm高透的膜，裝置中作為聚焦鏡。Er:YAP晶體都鍍有相應(yīng)的膜系，靠近聚焦鏡3的Er:YAlO3晶體，在靠近聚焦鏡3端的Er:YAlO3晶體端面鍍有515nm-565nm高透、310-330nm高反的膜，此晶體的另一個(gè)端面鍍有515nm-565nm、310-330nm高透的膜；另一塊Er:YAlO3晶體，靠近聚焦鏡3端的Er:YAlO3晶體端面鍍有515nm-565nm、310-330nm高透的膜，另一個(gè)端面鍍有310-330nm透過率為1％的膜。以上所述僅為本專利技術(shù)的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本專利技術(shù)，凡在本專利技術(shù)的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本專利技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種兩步激發(fā)連續(xù)波紫外激光器的方法，其特征在于，該兩步激發(fā)連續(xù)波紫外激光器的方法包括：首先輸出波長(zhǎng)為532nm倍頻激光器的輸出激光經(jīng)過準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后變?yōu)槠叫泄?，平行光?jīng)過聚焦鏡到Er:YAP晶體靠近聚焦鏡一側(cè)的Er:YAlO3晶體端面的中心處，Er:YAlO3晶體中Er3+吸收泵浦光，把Er:YAlO3晶體中處于基態(tài)4I15/2能級(jí)上的Er3+激發(fā)到達(dá)2H11/2能級(jí)；其次處于2H11/2能級(jí)的Er3+進(jìn)一步吸收泵浦光，處于2H11/2能級(jí)的Er3+躍遷到2P3/2能級(jí)，隨著2P3/2能級(jí)的Er3+增加，在2P3/2能級(jí)的Er3+積累，實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和320nm上轉(zhuǎn)換激光輸出。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種兩步激發(fā)連續(xù)波紫外激光器的方法，其特征在于，該兩步激發(fā)連續(xù)波紫外激光器的方法包括：首先輸出波長(zhǎng)為532nm倍頻激光器的輸出激光經(jīng)過準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后變?yōu)槠叫泄?，平行光?jīng)過聚焦鏡到Er:YAP晶體靠近聚焦鏡一側(cè)的Er:YAlO3晶體端面的中心處，Er:YAlO3晶體中Er3+吸收泵浦光，把Er:YAlO3晶體中處于基態(tài)4I15/2能級(jí)上的Er3+激發(fā)到達(dá)2H11/2能級(jí)；其次處于2H11/2能級(jí)的Er3+進(jìn)一步吸收泵浦光，處于2H11/2能級(jí)的Er3+躍遷到2P3/2能級(jí)，隨著2P3/2能級(jí)的Er3+增加，在2P3/2能級(jí)的Er3+積累，實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和320nm上轉(zhuǎn)換激光輸出。2.如權(quán)利要求1所述的兩步激發(fā)連續(xù)波紫外激光器的方法，其特征在于，在激光諧振腔的作用下，320nm的激光在激光的諧振腔內(nèi)形成振蕩，實(shí)現(xiàn)320nm轉(zhuǎn)換激...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李林軍，楊曦凝，白云峰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：黑龍江工程學(xué)院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：黑龍江;23