本發明專利技術是寬波段可調諧的連續波530-780nm光學參量振蕩器，使用半導體激光陣列驅動近紅外激光光源并對其進行倍頻產生短波長可見光激光，進一步驅動光學參量振蕩器-倍頻，使得在全固態組件的情況下產生寬調諧范圍的可見光激光輸出，使得從成本、體積、可靠性、穩定性和耐用性的立場來看所述激光系統對于醫學應用和科學研究是可行的。采用本發明專利技術技術方案，能在降低系統閾值、提高近紅外到可見光轉換效率、減少成本的情況下獲得寬波段可調諧連續波可見光輸出，光譜范圍覆蓋530-780nm。
【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術是寬波段可調諧的連續波530-780nm光學參量振蕩器，使用半導體激光陣列驅動近紅外激光光源并對其進行倍頻產生短波長可見光激光，進一步驅動光學參量振蕩器-倍頻，使得在全固態組件的情況下產生寬調諧范圍的可見光激光輸出，使得從成本、體積、可靠性、穩定性和耐用性的立場來看所述激光系統對于醫學應用和科學研究是可行的。采用本專利技術技術方案，能在降低系統閾值、提高近紅外到可見光轉換效率、減少成本的情況下獲得寬波段可調諧連續波可見光輸出，光譜范圍覆蓋530-780nm。【專利說明】寬波段可調諧的連續波530-780nm光學參量振蕩器
本專利技術屬于光電子與激光
，涉及一種全固態連續波可見光寬波段可調諧光學參量振蕩器激光器，它適用于激光醫學、醫學顯微成像、激光光譜學、精密光學測量和科學研究等領域的應用。
技術介紹
可見光波段的激光在光譜分析、量子力學、信息處理、原子物理學、生物醫學影像、超高分辨率顯微鏡和醫療等領域具有重要的應用價值。尤其是由于血液中的脫氧血紅蛋白在580nm處達到摩爾消光系數峰值,而氧合血紅蛋白在550nm和600nm處達到峰值；皮膚中表皮層內的黑色素對53(T780nm波段也有較強的吸收；水對于53(T780nm波段幾乎透明；618^780nm波段恰好處于生物組織光學窗口(618?1316nm)范圍內，因此，對于生物醫學成像、激光醫療和光與生物組織的相互作用研究等應用而言，選擇位于53(T780nm波長范圍內合適的連續波激光光源，對于提高成像質量、治療效率、穿透深度和降低光致組織損傷，有著十分重要的意義。目前，可見光波段的激光主要由半導體激光器、固體激光器、氣體激光器、染料激光器和光纖激光器等激光器直接輸出，或者是通過倍頻、和頻和差頻等非線性頻率變換技術實現輸出，但這些激光器和技術手段只能獲得某些特定波長激光的輸出。其中輸出波長可調諧范圍較寬的摻鈦寶石激光器的輸出光譜范圍也只能達到66(Tll80nm，不能覆蓋可見光53(T660nm波段。利用二階非線性光學混頻實現光學頻率變換的光學參量振蕩器調諧范圍很寬，可從紫外到遠紅外，彌補了普通激光器及其倍頻只能輸出某些特定波長激光的缺陷，是獲得寬波段可調諧、高相干輻射光源和新波段激光系統的重要途徑。光學參量振蕩器已在中紅外波段得到成功應用，但在可見光波段的公開報道較少，而且大部分集中在脈沖泵浦運轉方式。連續波泵浦的光學參量振蕩器相對于其他運轉方式具有更高的振蕩閾值，需要泵浦源能夠提供較高的泵浦功率，而且非線性晶體也要具備更大的非線性系數，所以連續波光學參量振蕩器比其他運轉方式光學參量振蕩器的實現都要困難。
技術實現思路
為了克服現有可見光波段缺少寬波段可調諧的連續波激光器的不足，本專利技術提供了一種連續波光學參量振蕩器系統，該連續波光學參量振蕩器系統能在可見光波段范圍內輸出寬波段可調諧激光。 為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本專利技術通過以下技術方案實現: 寬波段可調諧的連續波530-780nm光學參量振蕩器，包括依次設置在光路上的泵浦激光器、光束耦合系統1、輸入鏡1、激光晶體、反射鏡1、倍頻非線性晶體1、輸出鏡1、反射鏡 I1、光束耦合系統I1、輸入鏡I1、光學參量振蕩器非線性晶體、反射鏡II1、反射鏡IV、光學參量振蕩器-倍頻非線性晶體I1、輸出鏡II，所述輸入鏡1、反射鏡I和輸出鏡I構成短波長激光的諧振腔，光束稱合系統I位于泵浦激光器和輸入鏡I之間，所述光束稱合系統I的中心軸線與泵浦激光器的出光方向重合，激光晶體位于輸入鏡I和反射鏡I之間，倍頻非線性晶體I位于反射鏡I和輸出鏡I之間，所述輸入鏡I1、反射鏡II1、反射鏡IV、輸出鏡II，構成可見光光學參量振蕩器的諧振腔，光束稱合系統II位于反射鏡II和輸入鏡II之間，所述光束耦合系統II的中心軸線與反射鏡II反射光方向重合，光學參量振蕩器非線性晶體位于輸入鏡II和反射鏡III之間，光學參量振蕩器-倍頻非線性晶體II位于反射鏡IV和輸出鏡II之間；泵浦激光器發射的泵浦激光經過光束耦合系統I后入射至輸入鏡I，經輸入鏡I透過的泵浦激光入射至激光晶體，激光晶體將所述泵浦激光轉換為近紅外激光，從激光晶體出射的近紅外激光入射至反射鏡I，經反射鏡I反射的近紅外激光入射至倍頻非線性晶體I，倍頻非線性晶體I將所述近紅外激光轉換為短波長可見光激光，從倍頻非線性晶體I出射的短波長可見光激光入射至輸出鏡I，從倍頻非線性晶體I透射出的近紅外激光經輸出鏡I反射再次入射至倍頻非線性晶體I，經倍頻非線性晶體I透射的近紅外激光入射至反射鏡I，經反射鏡I反射的近紅外激光入射至輸入鏡I并在諧振腔內繼續振蕩，經輸出鏡I出射的短波長可見光激光入射至反射鏡II，經反射鏡II反射的短波可見光激光入射至光束耦合系統II，經光束耦合系統II透過的短波可見光激光入射至輸入鏡II，經輸入鏡II透射的短波可見光激光入射至光學參量振蕩器非線性晶體，光學參量振蕩器非線性晶體將短波可見光激光轉換為寬波段近紅外激光，從光學參量振蕩器非線性晶體透射出的短波可見光激光經反射鏡III透射到諧振腔外，從光學參量振蕩器非線性晶體出射的寬波段近紅外激光入射至反射鏡III，經反射鏡III反射的寬波段近紅外激光入射至光學參量振蕩器-倍頻非線性晶體II，光學參量振蕩器-倍頻非線性晶體II將寬波段近紅外激光轉換為寬波段可見光激光，從光學參量振蕩器-倍頻非線性晶體II出射的寬波段可見光激光入射至輸出鏡II并經輸出鏡II透射到光學參量振蕩器-倍頻諧振腔外，從光學參量振蕩器-倍頻非線性晶體II透射的寬波段近紅外激光入射至輸出鏡II，經輸出鏡II反射的寬波段近紅外激光入射至輸入鏡II并在光學參量振蕩器-倍頻諧振腔內繼續振蕩。 進一步的，所述泵浦激光器是半導體激光器，所述激光器的中心波長為800_900nm。 進一步的，所述光束耦合系統I為幾何耦合系統、光譜耦合系統中的至少一種；所述光束稱合系統I為透鏡、空間濾波器、光隔離器、光柵、多模光纖中的至少一種。 進一步的，所述輸入鏡I朝向光束耦合系統I的平面鍍有800-900nm增透膜，所述輸入鏡I另一面鍍有800-900nm增透膜且400_540nm和I μ m高反膜；所述反射鏡I朝向短波長可見光激光諧振腔的鏡面鍍有400-540nm和I μ m高反膜；所述輸出鏡I朝向短波長可見光激光諧振腔的鏡面鍍有400-540nm增透且I μ m高反膜，所述的輸出鏡I的另一面鍍400_540nm 增透膜。 進一步的，所述激光晶體為摻釹離子單晶或者陶瓷，并且激光晶體的形狀為圓柱形、板條形、六面體形、波導形、碟片形、光纖形中的任一種；所述激光晶體的兩個通光面鍍有400-540nm增透，800-900nm增透且I μ m增透膜。 進一步的，所述倍頻非線性晶體I為鈮酸鉀、偏硼酸鋇、硼酸鉍、三硼酸鋰、鈮酸鉀、磷酸鈦氧鉀、周期性極化鈮酸鋰、周期性極化磷酸鈦氧鉀晶體中的任一種；所述倍頻非線性晶體I的兩個通光面鍍有400-540nm增透，800-900nm增透且I μ m增透膜。 進一步的，所述的反射鏡II面向輸出鏡I的鏡面鍍有400-540nm高反膜；所述的光束耦合系統II為幾何耦合系統、光本文檔來自技高網...
【技術保護點】
寬波段可調諧的連續波530?780nm光學參量振蕩器，其特征在于，包括依次設置在光路上的泵浦激光器（1）、光束耦合系統I（2）、輸入鏡I（3）、激光晶體（4）、反射鏡I（5）、倍頻非線性晶體I（6）、輸出鏡I（7）、反射鏡II（8）、光束耦合系統II（9）、輸入鏡II（10）、光學參量振蕩器非線性晶體（11）、反射鏡III（12）、反射鏡IV（13）、光學參量振蕩器?倍頻非線性晶體II（14）、輸出鏡II（15），所述輸入鏡I（3）、反射鏡I（5）和輸出鏡I（7）構成短波長激光的諧振腔，所述光束耦合系統I（2）的中心軸線與泵浦激光器（1）的出光方向重合，所述輸入鏡II（10）、反射鏡III（12）、反射鏡IV（13）、輸出鏡II（15）構成可見光光學參量振蕩器的諧振腔，所述光束耦合系統II（9）的中心軸線與反射鏡II（8）反射光方向重合；????所述泵浦激光器（1）發射的泵浦激光經過光束耦合系統I（2）后入射至輸入鏡I（3），經輸入鏡I（3）透過的泵浦激光入射至激光晶體（4），激光晶體（4）將所述泵浦激光轉換為近紅外激光，從激光晶體（4）出射的近紅外激光入射至反射鏡I（5），經反射鏡I（5）反射的近紅外激光入射至倍頻非線性晶體I（6），倍頻非線性晶體I（6）將所述近紅外激光轉換為短波長可見光激光，從倍頻非線性晶體I（6）出射的短波長可見光激光入射至輸出鏡I（7），從倍頻非線性晶體I（6）透射出的近紅外激光經輸出鏡I（7）反射再次入射至倍頻非線性晶體I（6），經倍頻非線性晶體I（6）透射的近紅外激光入射至反射鏡I（5），經反射鏡I（5）反射的近紅外激光入射至輸入鏡I（3）并在諧振腔內繼續振蕩，經輸出鏡I（7）出射的短波長可見光激光入射至反射鏡II（8），經反射鏡II（8）反射的短波可見光激光入射至光束耦合系統II（9），經光束耦合系統II（9）透過的短波可見光激光入射至輸入鏡II（10），經輸入鏡II（10）透射的短波可見光激光入射至光學參量振蕩器非線性晶體（11），光學參量振蕩器非線性晶體（11）將短波可見光激光轉換為寬波段近紅外激光，從光學參量振蕩器非線性晶體（11）透射出的短波可見光激光經反射鏡III（12）透射到諧振腔外，從光學參量振蕩器非線性晶體（11）出射的寬波段近紅外激光入射至反射鏡III（12），經反射鏡III（12）反射的寬波段近紅外激光入射至光學參量振蕩器?倍頻非線性晶體II（14），光學參量振蕩器?倍頻非線性晶體II（14）將寬波段近紅外激光轉換為寬波段可見光激光，從光學參量振蕩器?倍頻非線性晶體II（14）出射的寬波段可見光激光入射至輸出鏡II（15）并經輸出鏡II（15）透射到光學參量振蕩器?倍頻諧振腔外，從光學參量振蕩器?倍頻非線性晶體II（14）透射的寬波段近紅外激光入射至輸出鏡II（15），經輸出鏡II（15）反射的寬波段近紅外激光入射至輸入鏡II（10）并在光學參量振蕩器?倍頻諧振腔內繼續振蕩。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：姚文明，高靜，田玉冰，張龍，檀慧明，武曉東，
申請(專利權)人：中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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