用于355nm紫外光源的腔外倍频全固态激光器
355nm激光泵浦BN晶体受激拉曼散射实验的研究
355nm激光泵浦BN晶体受激拉曼散射实验的研究作者：夏腾杜丹赵崎策陶宗慧来源：《科技创新导报》 2014年第34期夏腾杜丹赵崎策陶宗慧(长春中国光学科学技术馆吉林长春 130117)摘要：自从受激拉曼散射被发现以后，发现了多种拉曼介质，这些拉曼介质有气体、液体还有固体，从这些介质的受激拉曼散射中得到上百条谱线，光谱分布从紫外到近红外，有效拓宽了激光光谱范围。
增益较高的拉曼晶体有碳酸盐、硝酸盐和钨酸盐晶体，在这些晶体中Ba(NO3)2晶体是最有潜力的材料之一。
该文研制出一套实验系统，通过受激拉曼散射的原理和实验结合来研究硝酸钡晶体的受激拉曼散射现象。
研究内容主要包括如下：搭建一级放大1064nm激光实验系统;在1064nm有源光基础上，完成泵浦光355nm激光的搭建;完成355nm激光泵浦Ba(NO3)2晶体的受激拉曼散射实验研究。
关键词：355nm激光 BN晶体受激拉曼散射中图分类号：O437 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)12(a)-0023-021 绪论1.1 引言激光的出现使受激拉曼散射等非线性光学在理论研究和应用有了长足的发展。
20世纪80年代前，较为实用的拉曼介质主要为气体拉曼介质，例如H2，CH4等，气体中的受激拉曼散射在激光频移、脉冲压缩还有放大等方面得到广泛的应用。
在1963年晶体介质中受激拉曼散射的首次报道，G.Eckhardt等人在金刚石、方解石等晶体中发现了受激拉曼散射效应。
之后近20年，天然方解石晶体由于具有较大的尺寸和较低价格成为了唯一实用的固体拉曼介质。
1977年，C.P.Dzhotyan等人以LiIO3和HIO3晶体作为非线性介质研究参量振荡时发现了在这些晶体中同时存在着受激拉曼散射效应。
1980年，Eremenko等人获得了Ba(NO3)2晶体在可见光区域的拉曼激光。
之后相继出现多种拉曼散射增益系数大并且价格适中的人工晶体，例如BaWO4，KGd(WO4)2及YVO4等晶体，晶体的受激拉曼散射研究开始受到关注。
355nm led用途
355nm LED（Light Emitting Diode）是一种发光二极管，其工作波长为355纳米。
这种特定波长的LED具有许多应用，以下是一些常见的用途：
1. 医疗器械：355nm LED可用于医疗器械，例如医用激光治疗设备。
在一些治疗过程中，355nm波长的激光被用来进行皮肤治疗、白内障手术等。
2. 光固化：355nm LED可以被用于紫外光固化工艺，例如在3D打印、油墨印刷等领域。
通过使用355nm波长的紫外光，可以快速固化光敏材料，实现快速生产和制造。
3. 显示技术：某些特殊的显示技术也可以采用355nm LED，用于创建特定类型的显示屏或灯光效果。
4. 科学研究：在科学研究领域，355nm LED经常被用于光谱分析、激光实验、生物荧光成像等领域。
需要注意的是，由于355nm波长的紫外光具有一定的光生物学危害性，因此在使用时应当严格遵守相关安全规范，以确保人员和环境的安全。
创鑫激光 MUN-3 5W-NEFAB1.0 紫外固体激光器（一体机）用户手册说明书
紫外固体激光器（一体机）深圳市创鑫激光股份有限公司引 语欢迎您使用深圳市创鑫激光股份有限公司研发生产的MUN-3/5W-NEFAB1.0 紫外固体激光器产品，为便于更好使用及维护您的激光器设备，我们组织人员编撰了本文档。
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1公司简介深圳市创鑫激光股份有限公司成立于2004年，是国内首批成立的光纤激光器制造商之一，也是国内首批实现在光纤激光器、光学器件两类核心技术上拥有自主知识产权并进行垂直整合的国家高新技术企业之一。
355nm紫外激光器振镜构成
355nm紫外激光器振镜构成
355nm紫外激光器振镜通常由以下几个部分构成：
1. 振荡腔：振荡腔是激光器中产生和放大激光的空腔结构。
它通常由两个反射镜构成，其中一个是半透镜，用于从激光器中输出激光束，另一个是完全反射镜，用于将光反射回腔内。
2. 反射镜：反射镜是振镜中的重要组成部分，它通常由高反射率镜片和透镜组成。
高反射率镜片用于反射激光光束，透镜用于调节光束的聚焦和聚束。
3. 激光介质：振镜中的激光介质通常是一种具有较高的光学增益的材料，如Nd:YAG晶体。
激光介质通过吸收外部能量，将其转化为激光光子。
4. 泵浦源：泵浦源是用于提供激光介质所需能量的装置。
对于355nm紫外激光器，常用的泵浦源包括二次谐波产生器和频率加倍晶体等。
5. 输出耦合透镜：输出耦合透镜用于从激光器中输出激光束，它通常是一个半透镜，具有一定的透过率，使一部分光束通过，其余部分则被反射回振荡腔。
以上是355nm紫外激光器振镜的一般构成，具体的设计和配置可能会因不同的应用需求而有所不同。
355固体激光器工作原理
355固体激光器工作原理
固体激光器是一种利用固体材料产生激光的装置。
其工作原理
涉及激发态、受激辐射和光放大等过程。
首先，固体激光器的工作原理涉及能级结构。
固体材料中的原
子或离子具有不同的能级，当这些原子或离子受到外部能量激发时，会跃迁到较高的能级。
这种激发态的原子或离子被称为激发态。
其次，激光器利用受激辐射产生激光。
当激发态的原子或离子
受到外部辐射的刺激时，会发生受激辐射过程。
在受激辐射过程中，激发态的原子或离子会跃迁到较低能级，释放出与刺激辐射具有相
同频率、相干相位和同一方向传播的光子，这些光子就是激光。
最后，固体激光器利用光放大实现激光输出。
在固体激光器中，激光通过光学增益介质（通常是激光晶体）时会受到受激辐射的影
响而得到放大，形成高强度、单色、相干的激光输出。
综上所述，固体激光器的工作原理涉及能级结构、受激辐射和
光放大等过程。
通过这些过程，固体激光器能够产生高质量的激光
输出，广泛应用于科研、医疗、工业加工等领域。
355nm紫外激光器脉冲能量纳飞光电
355nm紫外激光器脉冲能量纳飞光电
关于355nm紫外激光器脉冲能量的描述似乎包含了一些术语和厂家信息。
以下是对这些术语的简要解释：
1.355nm紫外激光器：
•这指的是一个工作波长为355纳米的紫外激光器。
紫外光谱的波长范围是10纳米到400纳米，355纳米属于紫
外光谱的一部分。
2.脉冲能量：
•脉冲能量是指激光器每发射一个脉冲时所释放的能量。
在紫外激光器中，脉冲能量通常以焦焰焦耳（mJ）为单位进
行度量。
3.纳飞光电：
•"纳飞光电" 可能是指一个制造商或公司的名称，或者是与光电子学和激光技术相关的专业公司。
因此，355nm紫外激光器脉冲能量纳飞光电的描述涉及到一种工作波长为355纳米的紫外激光器，其每个脉冲释放的能量，可能是由一个名为"纳飞光电" 的公司或制造商提供的。
如果您有具体的问题或需要更详细的信息，建议直接联系相关的激光器制造商或供应商。
355nm激光器
1 绪论自1960 年第一台红宝石激光器问世以来，激光器技术得到了迅速发展，而其中固体激光器以其独有的效率高、体积小、寿命长、运转稳定、维护方便等优点成为激光技术中最具有发展前途的研究领域之一。
八十年代中后期，随着激光二极管的问世，LD 泵浦全固态激光器(Diode Pumped Solid-state Laser 或DPSSL)技术得到了极大的发展，特别是全固态绿光、紫外激光器的研究更是吸引了众多的科研工作者，一些性能优良的全固态激光器已走出实验室，以适中的价格和优良的性能进入激光器的市场。
世界上第一台激光器诞生于1960年，我国于1961年研制出第一台激光器，40多年来，由于激光具有单色性好，方向性强，相干性好及亮度高等优异性能，激光技术与应用发展迅猛。
全固态激光器因体积小、结构紧凑、运转可靠、维护方便等一系列优点，一直吸引着无数的激光工作者们。
在本章中对全固态激光器的发展现状、应用状况及355nm全固态紫外激光器国内外研究现状、泵浦方式作出了较全面地总结。
1.1激光器的发展与现状激光器根据工作物质的不同主要可分为气体和固体两大类激光器。
气体激光器是以蒸汽或气体作为工作物质产生激光；固体激光器是由玻璃或光学透明的晶体作为基质材料，掺与激活物质或激活离子产生激光。
在固体激光器以前气体激光器一直都是激光器的唯一来源。
气体激光器可分为准分子激光器、离子激光器和氦-镉激光器三大类。
这三类气体激光器的应用方式各有不同，准分子激光器主要以脉冲放式应用；氦-镉激光器和离子激光器主要以连续方式的应用。
气体激光器主要以准分子激光器为主。
它是一种以准分子为工作物质的一种气体激光器。
通常用横向快速脉冲放电或相对论中电子束能量大于200千电子伏特来实现激励的。
当受激发态准分子中不稳定分子键断裂而离解成为基态原子时，受激发态的能量以激光辐射形式放出。
主要可用于同位素分离、激光光谱学、光通信、生物学等领域。
离子激光器是一种以离子为工作物质的气体激光器。
全固态355nm连续紫外激光器的优化设计
本 专 栏 的 四 篇 文 章 属 于半 导 体 激 光 泵 浦 全 固体 激 光 技 术 的 内容 ， 包括 了半 导 体 激 光 驱 动 电 源 的 设 计 ， 固 体 基 频 激 全 光 的腔 内非 线性 频 率 变换 和 谐 振 腔 装调 过程 中的 装 调 对 准 技 术 。
工 作 的 半 导 体 激 光 泵 浦 全 固体 激 光 器基 频 光 的 输 出功 率 较 低 ， 半 导 体 激 光 泵 浦 全 固 体 激 光 器 中普 遍 采 用 激 光 谐 振 腔 在 内高 功 率 密 度 来 获 得 高转 换 效 率 的腔 内非 线 性 频 率 变换 技 术 。 随 着 半 导 体 激 光 泵 浦 全 固体 激 光技 术 的 研 究 发 展 ， 用 全 固体 激 光 技 术 的 产 品 也 逐 渐 地 取 代 了其 它 类 型 的 激 光 器 ， 采 获 得 了广 泛 的应 用 。 但 结 构 紧凑 的 全 固体 激 光谐 振 腔 不 能 采 用传 统 的 调 节 架 方 式 ， 而是 需 要 不 同 的腔 镜 装 调 对 准 工 艺
（．中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所， １ 吉林 长春 １０３ ； ３０３
２ ．中国科学院 研 究生院， 北京 １０ ３ ； ．长春理工大学， ０ ０９ ３ 吉林 长春 １０ ２ ） ３０ ２
固体 激 光 器 泵 浦 源 的 半 导 体 激 光 器 工 作 的 安 全 性 。
文章编号
１ ０ — ２ Ｘ（ ０ ６ ０ ７ １０ ０ ４ ９ ４ ２ ０ ） ５０ ３ ５
全 固态 ３ ５ａ 连续 紫 外激 光 器 的优 化 设 计 ５ ｍ
申 高 ， 。檀慧明 ， 飞。 刘
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光电 子
激光
2011 年 第 22 卷
2 实验装置
MOPA 主要包括两部分: 首先主振荡器产生具有高光束 质量的种子光源, 输出功率可大可小, 因而输出光较易做到所 需的时域、 频域特性和保持良好的光束质量; 然后经过一级或 多级功率放大器, 实现对种子光源的高功率放大。因此, MO PA 系统在保证输出光高光束质量的同时又实现了高功率、 高 能量输出, 即它结合了低功率种子源的良好脉冲、 良好光束质 [ 20] 量特性和功率放大器的高功率放大特性的优点 , 因此有利 于提高二次倍频激光的输出功率以及倍频效率。 图 1 给出了 MOPA 腔外倍频光路示意图, 其包括 1 个主 振荡器和两级放大器。主振荡器采用双棒串接热近非稳腔, 两 个完全一样的激光棒串接, 中间加 90 旋光片补偿热致双折射 效应, 声光 Q 开关对激光进行调制, M 1 、 M 2 为主振荡器的谐振 腔镜, M1 为 1 064 nm 全反镜, M 2 为透过率为 30% 的 1 064 nm 输出耦合镜。热近非稳腔是指考虑激光棒的热透镜效应, 通过 合理设计腔结构使得激光器工作在热稳定区域的边缘, 此时可 在激光介质位置处获得大的基模体积的谐振腔。热近非稳腔 充分利用了激光介质的自限模作用, 同时又可以使得激光二极 管( LD) 泵浦功率加到最大, 因而在保证激光输出功率的前提 下, 简单有效地提高了激光光束质量, 具有其独特的优点。两 个激光棒各采用 LD 阵列侧面泵浦结构, 每个激光棒用 9 个 LD 列阵从三围对称泵浦, 每个 LD 列阵最大输出功率为 20 W; Nd: YAG 晶体长为 64 mm, 直径为 3 mm, 掺杂浓度为 0. 6% ; 声 光 Q 开关中心频率为 27. 12 MH z, 重复频率 1~ 50 kHz 连续可 调。主振荡器输出 10 kH z 的准连续基频光, 通过 M 3 和 M 4 两 块 45 反射镜入射到放大器, 保证激光器总体尺寸小巧并方便 应用。两级放大器中, 每个激光棒用 30 个 LD 列阵, 分别从五 围对称侧面泵浦 Nd: YAG 圆棒, Nd: YAG 晶体直径为 4 mm, 长为 120 mm 和掺杂浓度为 0. 6% 。两级放大器中间, 同样加 90 旋光片补偿热致双折射效应。
光电子
第 22 卷 第 2 期 2011 年 2 月
激光
Laser V o l. 22 N o . 2 F eb. 2011
Journal of Optoelectronics
用于 355 nm 紫外光源的腔外倍频全固态激光器
耿爱丛1, 2* , 赵 慈1 , 李宝河1 , 徐登辉1 , 李 熊1
( 1. 北京工商大学 机械工程学院, 北京 100048; 2. 中国科学院 力学研究所, 北京 100080) 摘要: 为保证高输出功率前提下获得高光束质量的 1 064 和 532 nm 激光共向输出, 实验中, 首先采用主振荡功 率放大器系统有效地控制基频光束质量, 获得平均功率为 70 W、 重复频率为 10 kH z、 脉宽为 60 ns 和光束质量 2 因子 M 约为 3. 9 的 1064 nm 基频激光; 接着利用二级放大器, 获得平均功率为 182. 9 W, 脉宽为 80 ns 的 1064 nm 激光。然后, 采用 KT P 晶体腔外倍频技术保证了基频和倍频激光同时、 共向输出, 最终获得了平均功率为 65. 7 W、 脉宽约为 60 ns 的 532 nm 绿光, 相应的倍频效率为 35. 9% 。通过有效措施, 绿光的光束质量因子 M2 约控制在 6, 为开展 355 nm 紫外激光研究奠定了良好的基础。 关键词: 激光器; 腔外倍频; 光束质量; 355 nm 中图分类号: T N248. 1 文献标识码: A 文章编号: 1005 0086( 2011) 02 0185 04
Abstract: T he purpose of t his study is to ensure high output power and high beam quality of 1064 nm and 532 nm laser collinear output. Firstly, the beam quality of 1 064 nm laser fundamental frequency was ef fectively controlled by using a mast er oscillator and power amplifier ( MOPA) , to achieve maximum aver 2 age power of 70 W, repet ition rate of 10 kHz, pulse width of 60 ns, and beam quality fact or M of 3. 9. Then using two power amplifiers, a 1 064 nm beam with average output power of 182. 9 W and pulse width of 80 ns was generated. Finally, by extra cavity double frequency generation with a KT P crystal, which ensures that fundamental laser and double frequency laser are isochronous and collinear, a green laser at 532 nm with average power of 65. 7 W and pulse width of about 60 ns was obtained. The corre 2 sponding frequency doubling efficiency is 35. 9%, and green beam quality M is cont rolled at 6. Key words: laser; ext ra cavity double frequency; beam quality; 355 nm
3 实验结果及分析
激光晶体的热透镜效应和热致双折射效应对谐振腔的稳 定性、 输出功率和光束质量有较大的影响, 是激光腔型设计中 必须考虑的问题。实验中, 首先测定了 LD 不同泵浦功率时 Nd: YAG 晶体棒的热透镜焦距。然后, 利用 ABCD 定律及高 斯光束在腔内的自再现条件, 充分考虑热透镜效应前提下对主 振荡器的腔结构参数进行优化, 使得腔内激光在 Nd: YAG 上 具有最大的模体积, 这极有利于抑制高阶模起振, 提高激光光 束质量, 并且在 LD 最大泵浦功率时激光器工作在热稳区边 缘。此时, 双棒串接对称平 平腔中, 输出镜到激光棒端面的距 离为 220 mm。接着, 将 90 石英旋光片置于两个串接的 Nd: YAG 晶体间, 用以补偿热致双折射效应, 使得两个偏振方向的 热稳区重叠, 从而提高输出功率和光束质量。最终, 在 LD 最 大泵浦功率时, 主振荡器输出基频平均功率为 70 W, 重复频率 为 10 kH z, 脉宽为 60 ns, 而光束质量因子 M2 约被控制为 3. 9。 此时, 若增加激光腔长或采用光阑限模, 可进一步改善光束质 量, 但激光输出功率会降低。因此, 利用热近非稳腔的合理设 计, 在没有采用光阑限模、 激光功率不损失的情况下, 同时获得 了最大功率输出和好的光束质量。 根据 Nd: YAG 晶体的热透镜焦距测定结果, 一级放大器 激光棒端面到主振荡器输出镜的距离设计为 400 mm, 两放大 器激光棒端面相距 340 mm, 二级放大器端面到倍频晶体中心 的距离为 170 mm。在图 2 中, 显示了主振荡器输出基频功率、 经过一级和二级放大后的基频功率、 倍频绿光输出功率随主振 荡器泵浦功率的变化曲线。经过一级放大器后, 基频被放大到 107. 5 W, 提取效率为( 107. 5- 70) / 150= 25% , 其中 150 W 为 放大器短腔功率; 经过二级放大器后, 基频被放大到 182. 9 W, 脉宽约为 80 ns, 提取效率为( 182. 9- 107. 5) / 150= 50. 3% 。 进行腔外倍频实验时, 首先将两级放大器的 LD 泵浦功率 加到最大, 然后再逐渐增加主振荡器的泵浦功率, 这样操作能 够保证腔外的光腰位置始终在倍频晶体中心, 防止聚焦点扫过 倍频晶体端面引起损伤。倍频晶体为 II 类临界相位匹配的 KT P 晶体, 尺寸为 8 mm ! 8 mm ! 15 mm, 切割角度为 = 90 、 = 25. 3 。此时, 匹配温度为 100 ∀ , 有效非线性系数为 3. 3 pm/ V, 允许角度为 10. 55 mrad cm, 允许温度为 26. 26 K cm。通过合理仿真高斯光束传输模式, 确定 KTP 晶体的最佳
ห้องสมุดไป่ตู้
主振荡器为对称平 平腔结构, 因此光腰位于腔镜上, 即主 振荡器输出为发散光。第 1 级放大器中心与主振荡器腔镜的 距离, 等于放大级激光棒加到最大泵浦功率下的热焦距长度, 两级放大器采用 2f 系统, 即 KTP 晶体放置在二级放大器形成 的热焦点上。另外, 双棒串接加 90 旋光片方法补偿热致双折 射时需努力做到让光束横截面中每一点近似经过两个晶体的 相同位置, 这不但要求激光器左右对称, 并要求两个激光棒一 致, 包括激光棒的结构、 实验时的水冷量和激励电流等。实验 中, MOPA 系统主振荡器的两个激光棒完全一致, 两个放大器 的激光棒也完全一致, 从而保证了热致双折射效应的有效补 偿。该 MOPA 系统最大的优点是充分利用了激光棒的热透镜 效应, 而不必添加辅助匹配透镜, 系统简单, 易于调节, 又有效 地减少了透镜的透射损耗。
基金项目 : 国家自然 科学基金资助项 目 ( 61007021) ; 北 京市教委 科技发展 计划资助 项目 ( K M200910011010) , 中国博士后 科学基金 资助项目 ( 20080430563) ; 北京市属高等学校人才强教计划资助项目 ( PHR201007122)