蓝光激光器的发展及其应用

近期我们设计的方案是，采用窄线宽ld直接倍频ppln来获得蓝色激光的方案，如图3所示。ld的输出波长为975nm，线宽约0.1nm，输出功率200mw。由于ppln的高倍频转换效率，可以获得20-30mw的488nm激光输出。目前此方案仍在进行当中，相信不久就可以获得实际应用。
4.ld泵浦非线性转换蓝光激光器
利用了ld发射谱线能够很好地与nd3+、cr3+等激活离子的吸收带相匹配，并通过倍频、和频等方法来得到高转换效率的蓝色激光输出。
(1)用和频方法获得蓝色激光器
一种方法是运用gaalas激光二极管输出的809nm激光，与nd3+离子1.06μm的激光通过和频来得到459nm的蓝光输出。1987年，j．c．baumert及其同事首次在Ⅱ类位相匹配的ktp晶体中运用和频方法得到了0.96mw的蓝光输出。19 8 9年，w．p．risk和w．lenth利用同样的晶体，在常温下实现了此和频过程的非临界相位匹配，也获得了蓝色激光输出。1992年，w．p．risk和w．j．kozlovsky利用外腔谐振加强的办法，在ktp单块驻波腔内获得4mw的基横模462nm输出。p．n．kean和r．w．stanley在1993年采用折叠腔结构，利用100mw的单管ld得到了20mw的459nm蓝色激光输出，单管ld－蓝光的转换效率高达68%，在改变和频晶体的匹配角度时，实现12nm的调谐宽度，但是这种技术对起注入作用的ld要求较高。
最近，德国的kaiserslautern大学和当地的一家公司研发了一种采用锁模的半导体泵浦nd:yvo4激光放大器来泵浦kta-opo，用上述方法产生的1064nm和1535nm激光，经倍频和和频过程同时获得629nm、532nm、446nm的三基色激光（图4），直接用于激光显示的应用。
从八十年代末期开始，人们就对利用808nm的ld泵浦nd:yag及nd:yvo4，实现4f3/2→4i9/2准三能级的946nm或912nm激光振荡，并运用kn或lbo等非线性晶体通过内腔倍频以得到蓝色激光输出的方案进行了研究。1987年，w．p．risk和w．lenth在一个未优化的nd:yag-liio3激光腔外得到了100μw的473nm蓝色激光。19 8 9年，w．p．risk用kn晶体对ld泵浦的nd:yag倍频，在吸收功率为400mw时得到了3.7mw的蓝色激光。斯坦福大学的t．y．fan于同年申请了关于通过倍频掺nd3+介质而获得蓝绿激光的专利（us patent no.4809291）。这种激光器结构比较简单，关键在于采取适当的措施抑制发射截面大的1.06μm振荡。目前该项技术已逐渐趋向成熟化，德国汉堡大学用21w的808nm激光二极管得到了2.8w的473nm蓝色激光输出，正在逐步地达到低成本、高效率的商品化蓝色激光器的要求。
此外，还有内腔倍频的可调谐掺铬(cr3+)蓝色激光器。美国劳伦斯•利弗莫尔国家实验室成功地研制出两种可调谐激光晶体cr:licaf和cr:lisaf。其荧光光谱范围覆盖800～1000nm波段，并且在630～690nm之间有吸收带。cr:licaf晶体由于存在严重的散射机制、引入大的损耗而较少在激光系统中使用。更令人感兴趣的是cr:lisaf,其晶体生长工艺较为成熟，峰值发射波长为846nm。加上670nm、500mw级的红光ld的商品化，推动基于cr:lisaf的内腔倍频蓝色激光器的发展。日立金属株式会社的佐藤正纯等人研制出高稳定性的430nm的蓝色激光器，输出功率大于10mw。采用电学反馈，将输出稳定性控制在0.7%。