488nm全固态激光器的研究进展

第28卷第9期第28卷第9期文章编号: 1007-1180（2011）09-0001-05 OME信息488信息全固态激光研究进展陈曦1，王蕴宁1，刘志1 ，刘为奇2，郑权2、3（1. 长春科技大学，吉林长春130022； 2. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033 3.长春新兴产业光电技术，吉林长春130012）摘要: 波长为488 nm的全固态激光器发展迅速，在生物分析和荧光检测，激光医学等领域具有广阔的应用前景. ，光刻，通讯等领域. 可以通过LD泵浦和非线性光学来获得与Ar离子激光器相对应的激光输出，这可以减小光源的体积，延长激光器的寿命，并提高激光输出的效率. 本文对488 nm全固态激光器的研究现状和进展进行了总结和分析，为该领域的后续研究提供了有益的参考. 关键字: 全固态； 488 nm激光; HF-CNC代码: TN248.1文档代码: ADOI: 10.3788 / OMEI20112809.0001 488 nm全固态激光器的进展陈曦，王玉宁1，刘志1，刘为奇2，郑权2，3（ 1.长春科技大学，长春130022； 2. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033； 3.长春新兴产业光电技术，长春130012）摘要: 激光二极管泵浦的全固态488 nm激光器发展迅速，在生物分析和荧光检测，激光医学，平面印刷，通信等领域具有广阔的应用前景. 通过LD泵浦和非线性光学方法，实现了与Ar离子激光发射相对应的488 nm激光输出，可以缩小光源体积，延长激光器使用寿命，提高激光器输出效率. 本文对488nm全固态蓝激光的现状和发展进行了总结和分析，为今后该领域的研究提供了有益的参考. 关键字: 全固态； 488 nm激光; sum-frequency1Sep. 2011年光机电信息OME Information1简介488 nm激光在激光医学，光刻，通信等领域具有广泛的应用.

尤其是在生物分析领域，例如血细胞计数，共聚焦显微镜，DNA检测和荧光检测，有更广阔的前景. 在全固态激光技术发展之前，获得488 nm蓝色激光的方法主要是Ar离子激光. Ar离子激光器的结构复杂，效率很低，寿命很短. 全固态激光器由于其高效率，小尺寸，长寿命，高可靠性，坚固的结构和良好的光束质量，已成为新一代高质量相干光源. 结合DPL技术和非线性变频技术，可以获得从深紫外到红外各种波长的激光输出. 2产生蓝光的方法实现488 nm蓝色激光光源的主要方法有三种: （1）半导体材料直接发射488 nm蓝光； （2）使用倍频晶体对频率为976 nm的半导体激光二极管进行直接倍频； （3）激光二极管泵浦激光晶体，并通过非线性光学器件（总频率）获得488 nm激光. 目前，前两种方法可生产低功率的488 nm激光器，无法满足人们的高功率要求. 通过使用LD泵浦激光晶体和非线性光学装置来获得对应于Ar离子激光的激光输出，可以减小光源的体积，可以延长激光的寿命，并且可以提高激光输出的效率可以改善.

2.1半导体材料直接发射488 nm蓝光因为半导体激光器具有体积小，结构简单，坚固耐用，易于使用，电光转换效率高和成本低的优点，因此发展非常迅速. . 早在1970年，可以在高频和高温条件下激发蓝光的GaN半导体材料的独特性能引起了半导体开发商的极大兴趣. 但是，近年来，GaN的增长技术和制造工艺尚未取得实质性突破. 半导体蓝光二极管商业化发展的最大贡献者是日本的日亚化学工业公司，该公司于1997年使用MOCVD技术在15％失配石英衬底上生长InCaN多量子阱结构. 408. 6 nm2. 2011卷28卷9卷28号9蓝光LD [1]. 在2008年3月，该公司开发了一种蓝色半导体激光元件，其在连续振荡期间的中心波长为488 nm，在连续振荡期间的输出功率为5 mW. 目前，由Nichia生产的488 nm半导体激光器可以达到20 mW的输出功率，功率稳定性为±0.5％，M2 <1.25. 2.2直接倍频波长为976 nm的半导体激光二极管将波导技术与准相位匹配倍频技术相结合，这是一种可以进一步提高倍频效率的新方法.

由于激光器在波导中传播的高功率密度，与基频的足够光耦合，低阈值，高转换效率和宽相位匹配范围，因此使用波导型周期性极化铌酸锂晶体频率倍频可以获得更高的频率倍频效率；可以制成完全固化的超小倍频激光器. 图1显示了通过976 nm连续半导体激光二极管的PPLN直接倍频获得的488 nm蓝色激光器的结构. 在2005年，A. Bouchier，G. Lucas-Leclin等人. 据报道，使用1 W的980 nm激光器作为泵浦源，使用PPLN作为倍频晶体，以输出58 mW的489 nm激光器[2]. 2007年，A. Jechow，D. Skoczowsky等人. 使用10 mm PPLN作为倍频晶体，并在304 mW 976 nm激光泵下输出159 mW的488 nm蓝光，转换效率为52％[3]. 2010年，Daniel Jedrzejczyk，ReinerGüther和其他人报告说，使用PPLN作为倍频晶体在976 nm激光泵下输出201 nm的488 nm蓝光，转换效率为43％[4].

国内研究人员也做了类似的工作. 2006年4月，董敬兴，楼其宏，程旭等人使用波导型准相位匹配的周期性极化铌酸锂（PPLN）晶体将波长为976 nm的连续半导体激光二极管的频率直接翻倍在最好的水晶上工作. 在28℃时，从250 mW 976 nm连续基频光获得488 nm倍频的大于20 mW的蓝光输出，效率达到LenssystemIsolatorL1FUN L2SHGDFB RW激光器HWP PPLN二向色波导镜. 图1 PPLN直流倍频976 nm连续半导体激光二极管488 nm蓝色激光量28号9号28号9号OME信息8％. 所使用的晶体尺寸为8mm×1.4mm×1mm，波导1047nm和914nm的泵浦波被转移到488nm的波长，其横截面为4.5μm×3.5μm，极化周期为5. 2微米[5]. 在和频过程中，生成的波必须满足能量守恒和动量守恒. 2008年，北京工业大学的王旭宝，丁鹏和左铁川里.

其中的能量守恒可以表示为: 使用LBO晶体将波长为976 nm的连续半导体hν914nm +hν1047nm≈hν488nm的激光二极管直接加倍（1）激光二极管，其波长为连续的蓝光获得488nm. 等级常数. 出来设计并分析了用于976 nm激光倍频的L. 为了获得更高的总和频率效率，两束基频光的功率输出腔的最大输出功率为25 mW. 比. 在理想状态下，显示为1047. 光到光的转换效率约为2％，最大转换效率nm光子和914 nm光子经历非线性转换，结果约为2.5％[6]. 一个488 nm光子因此，1,047 nm激光与平面镜的最佳理论比（HR为976 nm，AR为488 nm）曲面透镜SHGFlat mirror2（HR为976 nm，AR为488 nm）LBO914 nm激光功率应为: Pin914 nm = hν914nm = 1.15Phνin1 047 nm1 047 nm（2）还可以通过以下公式[7]计算腔中的功率: FUN图2 LBO晶体976 nm的直接倍频连续半导体激光二极管获得488 nm蓝色激光2.3激光二极管泵浦激光晶体，并通过非线性光学获得488 nm激光. Nd: YVO4晶体使用Nd3 +作为活化离子. 4条主要发射线是: FI，4 3 / 2-4 15/2 FI，4 3 / 2-4 13/2 FI，4 3 / 2-4 11/2 4F3 / 2-4I9 / 2，对应波长分别为1839 nm，1342 nm，1064 nm和914 nm.

此线在914 nm处的能级跃迁是从F4 3/2的E3 = 11365.2cm -1能级到较低的I4 9/2的E0 = 439.0 cm -1能级，Nd: YVO4地状态能级仅为439.0 cm -1. 因此，9.14亿过渡是准三级过渡. Nd: YLF晶体由Nd3 +代替Y3 +制成. Nd: YLF能量Pini = Pouti1 + Ri 1-Ri（3）其中Pout和R代表激光输出功率和耦合输出镜的反射率，i = 1 047 nm或914 nm，分别对应于1047 nm和914 nm nm激光参数. 通过选择两个具有合适的LD泵浦功率比的激光束，腔中的两个基频光可以确保非线性晶体上的最佳功率比，从而提高总和频率效率. 2010年，长春科技大学的王俊光，李永亮等报道，通过使用LBO非线性I类临界相非线性和频率获得了全固态488 nm连续蓝色激光. 如图3所示，使用Nd: YVO4和Nd: YLF晶体作为增益介质，使用两个激光二极管分别泵浦，Nd: YVO4晶体914 nm和Nd: YLF晶体1047 nm的两条光谱线分别为在复合腔中，当在共享臂中执行总和频率时，总输出泵浦功率为32.2 W，并获得最大输出功率为650 mW的连续蓝光[8].

产生1047 nm（π偏振）和1053 nm（σ偏振）的激光辐射. 根据不同的偏振吸收，获得的两条光谱线分别在1050nm和1300nm左右. π偏振吸收对应于1047 nm和1 321 nm光谱线，而σ偏振吸收对应于1053 nm Nd: YLFBPM2Nd: YVO41 047 nm光纤耦合二极管激光器488 nm和1313 nm光谱线. 所有光谱线均来自同一斯托克光纤耦合耦合M1 BS分裂的F4 3/2上层. 二极管激光透镜914 nm M3滤光片LBO 488 nm激光是通过将1047 nm和914 nm激光M4的频率相加而获得的. 为了使能量有效地通过波长为LBO的总和频率获得488 nm蓝色激光，如图3所示. 3Sep. 2011年光机电信息OME Information还报告了使用半导体激光器和所有固态激光器和频率的方法. 2007年，E. Karamehmedovic，C. Pedersen等人. 使用10 mm pp-KTP作为和频晶体488nm激光器，并在复合腔中进行766 nm单纵模激光二极管和Nd: YVO4晶体的1342 nm谱线. 如图4所示，获得了一个频率为488 nm的单纵模激光输出，其最大输出功率为300 mW [9].

3结束语766 nm HWP FICLTDGRPM光纤808 nm LC 1 342 nmM2M1TPHWP488 nm M3M4图4由pp-KTP总和频率获得的488 nm蓝色激光488 nm激光不适用于生物分析和荧光检测，激光医学，光刻，通信和其他领域或缺少光源. LD泵浦的全固态488 nm蓝色激光器正逐渐成为蓝色激光器28（第9卷）的发展方向之一. 28号9号由于其结构紧凑，重量轻，寿命长和效率高而闻名. 蓝噪声问题是蓝激光所面临的问题. 像绿光噪声问题一样，蓝噪声会影响输出激光器的稳定性和光束质量，从而限制了蓝光的应用. 因此，低噪声蓝光激光器的研究将成为一个新的课题. 长春新产业光电技术[10]自2009年以来一直在开发和产业化488 nm全固态激光器. 基于其在全固态激光器领域的发展优势488nm激光器，它最近取得了一定的成就. 488 nm波段的研究进展: （1）涂层技术和选频技术的结合成功地抑制了1053 nm谱线的振荡，提高了总和的变频效率. 在总泵浦功率为10 W的情况下，获得了连续的488 nm蓝光输出，平均功率为150 mW（见图5）.

（2）使用波片频率选择技术，激光输出，吉林公主岭，硕士，主要从事激光物理学和新型激光器的研究. 电子邮件: chenxi19850525@163.com5Sep. 2011

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