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近红外双波长固体激光的研究
近红外双波长固体激光的研究
近红外双波长固体激光（Near-InfraredDual-WavelengthSolid-StateLaser）是一种新型激光器，其具有高效性能、稳定性和广泛应用等特点。本文将从双波长激光产生原理、双波长激光分类、双波长激光器的性能及其应用等方面进行探讨。
一、双波长激光产生原理
双波长激光产生的原理是基于在固体激光介质中，利用碘离子吸收富含Nd3+离子的激光波长，在Nd3+离子的基态和激发态能级之间进行非弹性能量传递，使Nd3+离子处于激发态通过另一种泵浦激光体系向外辐射出激光。其中，Nd3+离子的基态和激发态能级分别为4F3/2和4I9/2,碘离子的吸收带位于1064nm,Nd3+离子的荧光发射位于1053nm。通过选择合适的材料和反射镜，在同时刺激Nd3+离子发射1053nm的荧光波长和碘离子吸收1064nm的启动波长时，即可产生双波长激光。
二、双波长激光分类
由于在激光输出过程中，选择不同的波长和制备技术，双波长激光可分为荧光分层双波长固态激光、激光器泵浦激光共振型双波长固态激光和基于非线性光学效应的双波长固态激光。
荧光分层双波长固态激光是利用硅—钇铝石榴石(SiO4Y3Al5O12，YAG)晶体，激光器向晶体注入能量使其激发，形成606nm和573nm两种波长的荧光能量，通过适当的输出反射镜把荧光能量折射并混合到同一输出端口产生双波长激光。
激光器泵浦激光共振型双波长固态激光是在泵浦激光体系中，用石榴石晶体来产生约1053nm的激光，再通过在增益模块中注入1064nm的激光，产生约1053nm及1064nm的双波长激光。
基于非线性光学效应的双波长固态激光是利用二氧化硅(SiO2)玻璃中的非线性极化机制,注入1064nm的激光在该晶体中产生了泵浦光的激发，并通过非线性增益效应，在1605nm和1030nm之间产生双波长激光。
三、双波长激光器性能
在双波长激光器的制备过程中，目前已实现了1070nm/1064nm、1064nm/1053nm等不同波长组合激光器的制备。与单波长激光器相比，双波长激光器具有更广波长图谱、更实用的结果和更高的输出功率，其中利用荧光分层技术产生的双波长激光器输出功率已达到约250mW。同时，双波长激光器在输出功率稳定性，脉冲宽度和脉冲重复频率等方面也更优于单波长激光器。
四、双波长激光器的应用
双波长激光器广泛应用于生物医学、材料加工、工业加工、科学研究和通信等领域。其中，它在生物医学领域的应用主要是基于其激光波长能够刺激血管生成，制备血管模型或大型器官细胞培养等领域。在气体检测领域，利用1064nm、1319nm和1547nm三波长红外激光与水蒸气的吸收特性，可用于探索气体检测的分子激发副产物的光谱.在材料加工和激光打印领域，利用双波长激光器可在表面形成多维结构、具有独特光学性能和防伪属性的商标等。
综上所述，近红外双波长固体激光器作为一种新型的光源具有广阔的应用前景。其高效性能、稳定性和成本效益将使其成为更多研究领域的首选激光。