LE-1000 藍色二極體泵浦 Pr:YLF 雷射

由於對多媒體應用需求的穩定增加，強大的 RGB（紅綠藍）光源成為工業研究的焦點。在這條發展路線上，鐠(Pr:YLF)雷射再次引起關注，因為這種材料具有在多個有趣的波長上發射直接可見光雷射輻射的潛力。




圖A: Pr:YLF的能階圖，顯示吸收與發射

儘管在過去，鐠這種材料主要是受到科學界的關注，但如今它被視為是 RGB 應用中值得關注的候選材料。近期，由於強大的藍光雷射二極體的問世，現在我們有機會開發更緊湊的Pr:YLF雷射。這種藍光雷射二極體實際上是為了應對強大的RGB數據投影機的需求而開發的。這項實驗性質的雷射二極體泵浦鐠：YLF雷射的目的在於展示其巨大的潛力，以及研究一項可見輻射的四能級雷射系統會產生多麼令人興奮的效果。

藍光雷射二極體的輻射由準直器準直，這是一個高精度的非球面透鏡，具有短的焦距和高數值孔徑。所產生的光束在一個軸上是平行的，呈現出一個近似矩形到橢圓形的強度橫截面。一個聚焦透鏡用於將藍色泵浦雷射輻射聚焦到摻鐠的YLF (Pr:YLF) 晶體中，該晶體在兩側都塗有寬頻反射塗層，即所謂的ARB 塗層。

最低反射的波長範圍涵蓋整個 Pr:YLF 材料的發射範圍，包括 445 nm 的泵浦輻射。光學腔由泵浦側的平面鏡和腔體另一腔的曲面鏡形成。此設置的設計方式使得所有元件都可以存取並可以自由排列在光學導軌上。測量從藍光雷射二極體的表徵化開始，該二極體連接到數位控制器，可以在控制器上設定注入電流和溫度。在下一步中，將測量偏振相關的吸收。
Pr:YLF 晶體安裝在一個座架中，該座架插入到4軸動力學座架中(PR)，讓晶體能夠繞著該軸旋轉。一旦晶體暴露在雷射二極體的藍光輻射中，就會出現明亮的白色螢光。通過選用的光譜分析，可以識別發射線。使用控制器的調製能力，可以測量激發態的壽命，並將其與愛因斯坦自發輻射係數進行關聯。

當Pr:YLF晶體周圍的雷射腔設置完成時，最令人振奮的時刻到來了。由於增益高，很容易獲得雷射振盪，從而在波長640 nm處產生強烈的紅光。為了在紅線以外的其他波長也獲得雷射振盪，可以使用利特羅棱鏡、雙折射調諧器或具有選擇性塗層的鏡子。此外，通過使用BBO晶體對640 nm線進行腔內倍頻，產生了波長 320 nm 的紫外線輻射，這表明了這種雷射系統的巨大潛力。




圖B: 使用在523 nm具有高反射率 (但對其他波長具有低反射率) 的選擇性塗層鏡M1，Pr:YLF雷射在綠色 (523 nm) 線上振盪。M2的曲率半徑為100 mm或150 mm，具有500至750 nm範圍的寬頻塗層。




圖C：使用腔內雙折射調諧器（BFT）振盪的Pr:YLF雷射，此時在紅色（640 nm）線上使用相同的M2鏡，就像圖B一樣。然而，平面鏡 M1 現在也是一個寬頻塗層鏡，在500至 750 nm 的範圍內具有高反射率。




圖D: 具有球形腔體的Pr:YLF雷射，M1現在是曲率半徑 (ROC) 為 100 mm 的曲面鏡，而M2的ROC為150 mm。兩個鏡子的ROC也可以相同，例如都是100或150 mm。




圖E. 具有M1和M2兩個平面鏡的Pr:YLF雷射。腔內透鏡（LI）的焦距為50 mm，其放置位置使雷射光束的波前變得平坦。因此，鏡子M2也是平面的，且腔長可以無限擴展。

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