1961年,美国密歇根大学的Franken等人发现红宝石激光(694.3 nm)通过石英晶体后产生了一条波长为347.15 nm的新谱线,新产生的光的频率正好是原入射光的两倍,也就是光倍频现象。这不同于以往的线性光学现象,标志着非线性光学的开端。激光倍频,是指激光经过倍频晶体(LBO、BBO)生成波长减小一半,频率加倍的激光,例如,晶体对1064nm强光倍频后为532的绿光。
激光器倍频技术
激光倍频,指利用非线性晶体在强激光作用下的二次非线性效应,使频率为ω的激光通过晶体后变为频率为2ω的倍频光。
自倍频激光晶体是通过在非线性光学晶体中掺入激活离子(通常是Nd3+或Yb3+),使其同时具有激光发射和非线性光学倍频两种功能,在产生红外波长的基频光的同时对其进行倍频。典型的自倍频晶体有掺杂钕离子的四硼酸铝钇(NYAB)、掺杂镱离子的四硼酸铝钇(Yb:YAB)、掺杂钕或镱离子的硼酸钙氧盐(Nd/Yb:RECOB)等晶体。
图1.激光倍频示意图
由于激光强度很高,因此会引起晶体材料原子极化,也就是正负电荷中心分离。这种分离是动态振动的,而且振动频率与激光的频率一致,振动幅度与激光场强度相关。因为激光电磁场强度与极化强度存在非线性。对于2阶非线性,也就是极化强度与激光的电场强度E的平方成比例。
黄绿光激光(500-600 nm)处于人眼敏感区域,在医疗DNA 检测、荧光生化检测、工业标示、科研、激光显示等领域有重要的需求和应用。其中,532nm最为常见。而532固态泵浦激光器的工作过程一般如下:
1.808nm半导体激光器作为泵浦光源。
2.808nm入射Nd YAG晶体,产生1064nm基频光。
3.1064nm基频光经过倍频晶体,经过非线性效应倍频之后,波长减半,频率加倍,产生532nm绿光。
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