LBOⅠ类临界相位匹配内腔和频555nm激光器

　　0　引言

　　通过对激光二极管泵浦的掺钕离子激光器腔内倍频,已获得了红,绿,蓝三色激光输出[1-3],但是在550 nm-650 nm波段范围内的激光辐射由于缺少相应的基频光输出,还不能通过倍频的方式获得,而处于这一波段的光源由于在医疗、生物、天文以及显示技术等方面有特殊用途,所以寻求跟这一波段的激光相干辐射便一直是人们研究的热点。由于大多数激光增益介质具有多条跃迁谱线,如果通过谐振腔参量的控制,激光谐振腔内可以获得两个或两个以上的不同波长激光谱线振荡,选择确定切割的非线性晶体,在腔内进行混频,可以获得与激光发射谱线不同的和频或差频波长输出,而腔内和频恰能够产生该波段激光。激光二极管泵浦腔内和频激光器的理论基础是腔内双波长的产生,从90年代初开始,有些作者已对各种掺钕离子激光增益介质双波长振荡和输出的可能性进行了研究[4-6],并从理论上给出了双波长振荡条件。Y. F. Chen首次利用激光二极管泵浦Nd: YVO4实现双波长运转[7],目前利用腔内或腔外产生双波长在非线性晶体内和频已经有一些文章报道[8-11]。本文首次以Nd:YVO4和Nd: YAG晶体作为增益介质,利用非线性晶体LBO,通过复合腔在腔内和频获得555 nm激光。而555 nm波长激光在生物和医疗中方面有特殊的用途(如在毒理学检测方面,可以精确的检测出血液和尿液中的聚乙二醇),因此研制555 nm激光有一定的应用前景。

　　1　实验方案

　　全固态连续波555 nm激光器实验装置如图1所示,采用的是复合折叠腔腔结构。

　　浦光中心波长与Nd: YAG和Nd: YVO4的中心吸收波长重合,经过准直聚焦系统(传输耦合效率约为82% )会聚成半径为均200μm的泵浦光斑注入Nd: YAG和Nd: YVO4晶体中。Nd:YAG晶体钕离子掺杂原子分子数为1. 0%,尺寸为φ4 mm×3 mm,左端面镀946 nm AR(减反),右端面镀946 nmHR(高反) /808 nm AR(减反);Nd: YVO4晶体钕离子掺杂原子分子数为0. 5%,尺寸为3 mm×3 mm×5 mm,左端面镀1342nm HR /808 nm AR,右端面镀1342 nm AR,;由于泵浦源是最大输出功率为20 W和10 W的光纤耦合激光二极管阵列,通过温度调解,使泵

　　为deff= 0. 837 pm /V,走离角为walk-off =0. 24°, LBO的两端面镀1 342 /946 /555 nm三色增透膜。利用ABCD矩阵和稳定腔条件,考虑到Nd: YAG和Nd: YVO4的热效应以及谐振腔的基横模与激光晶体内有效增益体积之间的空间匹配,通过计算机数值计算,我们在实验中含Nd:YAG和Nd: YVO4的谐振腔的腔长分别取84 mm和99 mm。

　　2　实验结果

　　采用LBO晶体进行腔内和频,测量了555 nm激光输出功率随泵浦功率的变化,图2是555 nm激光输出功率随注入Nd: YAG和NdYVO4晶体808 nm泵浦功率变化情况。