專利名稱：一種雙波長混合泵浦的級聯(lián)2μm固體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙波長混合泵浦的2 m級聯(lián)固體激光器，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
輸出波長在2iim附近的固體激光器在激光醫(yī)療、激光雷達(dá)等方面具有非常重要 的應(yīng)用前景。但是，與輸出波長為1.064iim的Nd:YAG激光器等四能級激光器相比，輸出波 長為2 m附近的激光器多為準(zhǔn)三能級激光器，具有泵浦閾值高、效率低、熱效應(yīng)嚴(yán)重等不 足。對于半導(dǎo)體二極管端面泵浦的2 m激光系統(tǒng)，由于2 m激光晶體對半導(dǎo)體二極管的泵 浦光(目前常用波長為785nm、793nm或804nm的泵浦光)吸收系數(shù)較小，為了增大激光晶 體對泵浦光的吸收、實(shí)現(xiàn)大功率的2 m激光輸出，通常采用的方法是增大泵浦功率或者提 高激光晶體的摻雜濃度。但是目前波長為785nm附近的半導(dǎo)體激光器由于工藝原因可輸出 大功率的器件還不是很成熟，而且大功率半導(dǎo)體激光器單端泵浦2 m激光晶體容易導(dǎo)致 激光晶體產(chǎn)生嚴(yán)重的熱透鏡效應(yīng)，從而使激光的光束質(zhì)量變差，也同時(shí)影響激光器的輸出 功率和效率。另一方面，如果使用高摻雜的2ym激光晶體，這種方式雖然可以增大激光晶 體對泵浦光的吸收，但在半導(dǎo)體泵浦情況下容易使2 m激光晶體出現(xiàn)熒光濃度猝滅效應(yīng)， 進(jìn)而導(dǎo)致激光效率的降低，不利于提高激光的輸出功率。 本發(fā)明針對以上的不足，為了實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體二極管端面泵浦的2iim激光器大功率 運(yùn)轉(zhuǎn)，提出一種雙波長混合泵浦的2 m級聯(lián)固體激光器結(jié)構(gòu)，利用兩種波長的半導(dǎo)體激光 二極管混合泵浦2 y m激光晶體，并且將兩個(gè)2 P m激光晶體串聯(lián)在激光諧振腔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)大功 率的端面泵浦2 m激光全固體激光器。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可以獲得大功率、高效率的2 m 激光輸出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種雙波長混合泵浦的2 m級聯(lián)固體激光器。
本發(fā)明的目的是由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明的裝置包括第一雙波長混合泵浦源(1)、第一泵浦耦合系統(tǒng)(2)、激光全反 鏡(3)、第一2ym激光晶體(4)、第二雙波長混合泵浦源(5)、第二泵浦耦合系統(tǒng)(6)、第一 45度激光反射鏡(7)、第三雙波長混合泵浦源(8)、第三泵浦耦合系統(tǒng)(9)、第二 45度激光 反射鏡(10)、第二2ym激光晶體(11)、第四雙波長混合泵浦源(12)、第四泵浦耦合系統(tǒng) (13)、第三45度激光反射鏡(14)和激光輸出鏡(15)。 所述的2 ii m激光晶體為Tm: YAG (摻銩的釔鋁石榴石晶體)時(shí)，相應(yīng)的雙波長泵浦 源中入1為785nm，入2為804nm。 所述的雙波長混合泵浦的級聯(lián)2 ii m固體激光器構(gòu)成為第一雙波長混合泵浦源 (1)輸出的波長為A l和A 2的混合泵浦光被第一泵浦耦合系統(tǒng)(2)聚焦后，垂直入射透過 激光全反鏡(3)，之后垂直進(jìn)入第一2ym激光晶體(4)實(shí)現(xiàn)泵浦，第二雙波長混合泵浦源 (5)輸出的波長為A 1和A 2的混合泵浦光被第二泵浦耦合系統(tǒng)(6)聚焦后，以45度角入激光全反鏡(7)，之后垂直進(jìn)入第一2ym激光晶體(4)實(shí)現(xiàn)泵浦，第三雙 波長混合泵浦源(8)輸出的波長為A 1和A 2的混合泵浦光被第三泵浦耦合系統(tǒng)(9)聚焦 后，以45度角入射透過第二45度激光全反鏡(10)，之后垂直進(jìn)入第二2iim激光晶體(11) 實(shí)現(xiàn)泵浦，第四雙波長混合泵浦源(12)輸出的波長為A 1和A 2的混合泵浦光被第三泵浦 耦合系統(tǒng)(13)聚焦后，以45度角入射透過第三45度激光全反鏡(14)，之后垂直進(jìn)入第二 2ym激光晶體(11)實(shí)現(xiàn)泵浦；激光全反鏡(2)、第一45度激光反射鏡(7)、第二45度激光 反射鏡(10)、第三45度激光反射鏡(14)和激光輸出鏡(15)組成激光諧振腔，第一2ym激 光晶體(4)和第二2ym激光晶體(11)在激光諧振腔內(nèi)串聯(lián)放置，在激光全反鏡(3)和激 光輸出鏡(15)之間往返實(shí)現(xiàn)激光振蕩，并通過激光輸出鏡(15)實(shí)現(xiàn)2ym激光輸出。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn) ①相比于以往的傳統(tǒng)端面泵浦方式，雙波長混合泵浦可以增大激光晶體對泵浦光 的吸收，提高激光器的轉(zhuǎn)換效率，增大激光的輸出功率。 ②2 P m激光晶體為準(zhǔn)三能級運(yùn)轉(zhuǎn)，熱透鏡效應(yīng)較大，兩個(gè)2 P m激光晶體串接的方 式可以提高諧振腔的穩(wěn)定范圍，改善2 P m輸出激光的光束質(zhì)量，并增大2 P m激光的輸出功率。 ③通過減小單個(gè)泵浦源的功率、增加級聯(lián)2 ii m激光晶體數(shù)量的方式，可以使激光 輸出功率和光束質(zhì)量兩個(gè)方面同時(shí)得到改善，從而獲得大功率、高光束質(zhì)量的2 ii m激光運(yùn) 轉(zhuǎn)。 ④通過多個(gè)較低功率的半導(dǎo)體泵浦源的使用實(shí)現(xiàn)較高功率的激光輸出，降低了使 用單一泵浦源時(shí)對于泵浦源功率的要求。


圖1是雙波長混合泵浦的2 ii m級聯(lián)固體激光器的示意圖； 圖中，1-第一雙波長混合泵浦源、2_第一泵浦耦合系統(tǒng)、3_激光全反鏡、4_第一 2 y m激光晶體、5-第二雙波長混合泵浦源、6-第二泵浦耦合系統(tǒng)、7-第一 45度激光反射 鏡、8_第三雙波長混合泵浦源、9-第三泵浦耦合系統(tǒng)UO-第二 45度激光反射鏡、11-第二 2 y m激光晶體、12-第四雙波長混合泵浦源、13-第四泵浦耦合系統(tǒng)、14-第三45度激光反 射鏡和15-激光輸出鏡。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說明。 如圖1所示，本發(fā)明的裝置包括了第一雙波長混合泵浦源(1)、第一泵浦耦合系統(tǒng) (2)、激光全反鏡(3)、第一 2 ii m激光晶體(4)、第二雙波長混合泵浦源(5)、第二泵浦耦合系 統(tǒng)(6)、第一45度激光反射鏡(7)、第三雙波長混合泵浦源(8)、第三泵浦耦合系統(tǒng)(9)、第 二45度激光反射鏡(10)、第二2ym激光晶體(11)、第四雙波長混合泵浦源(12)、第四泵 浦耦合系統(tǒng)(13)、第三45度激光反射鏡(14)和激光輸出鏡(15)。第一雙波長混合泵浦源 (1)輸出的波長為A l和A 2的混合泵浦光被第一泵浦耦合系統(tǒng)(2)聚焦后，垂直入射透過 激光全反鏡(3)，之后垂直進(jìn)入第一2ym激光晶體(4)實(shí)現(xiàn)泵浦，第二雙波長混合泵浦源 (5)輸出的波長為A 1和A 2的混合泵浦光被第二泵浦耦合系統(tǒng)(6)聚焦后，以45度角入
4射透過第一 45度激光全反鏡(7)，之后垂直進(jìn)入第一2ym激光晶體(4)實(shí)現(xiàn)泵浦，第三雙 波長混合泵浦源(8)輸出的波長為A 1和A 2的混合泵浦光被第三泵浦耦合系統(tǒng)(9)聚焦 后，以45度角入射透過第二45度激光全反鏡(10)，之后垂直進(jìn)入第二2iim激光晶體(11) 實(shí)現(xiàn)泵浦，第四雙波長混合泵浦源(12)輸出的波長為A 1和A 2的混合泵浦光被第三泵浦 耦合系統(tǒng)(13)聚焦后，以45度角入射透過第三45度激光全反鏡(14)，之后垂直進(jìn)入第二 2ym激光晶體(11)實(shí)現(xiàn)泵浦；激光全反鏡(2)、第一45度激光反射鏡(7)、第二45度激光 反射鏡(10)、第三45度激光反射鏡(14)和激光輸出鏡(15)組成激光諧振腔，第一2ym激 光晶體(4)和第二2ym激光晶體(11)在激光諧振腔內(nèi)串聯(lián)放置，在激光全反鏡(3)和激 光輸出鏡(15)之間往返實(shí)現(xiàn)激光振蕩，并通過激光輸出鏡(15)實(shí)現(xiàn)高效率、高光束質(zhì)量的 大功率2iim激光輸出。 其中，激光全反鏡(3)鍍對2 P m激光的全反膜和對波長為A 1、 A 2的泵浦光的增 透膜，第一45度激光反射鏡(7)、第二45度激光反射鏡(10)、第三45度激光反射鏡(14) 分別在45度上鍍對2 ii m激光的全反膜和對波長為A 1、 A 2的泵浦光的的增透膜，激光輸 出鏡(15)鍍對2iim激光的輸出透過的膜層，輸出透過率可為5 10%。
權(quán)利要求
一種雙波長混合泵浦的級聯(lián)2μm固體激光器，第一雙波長混合泵浦源(1)、第一泵浦耦合系統(tǒng)(2)、激光全反鏡(3)、第一2μm激光晶體(4)、第二雙波長混合泵浦源(5)、第二泵浦耦合系統(tǒng)(6)、第一45度激光反射鏡(7)、第三雙波長混合泵浦源(8)、第三泵浦耦合系統(tǒng)(9)、第二45度激光反射鏡(10)、第二2μm激光晶體(11)、第四雙波長混合泵浦源(12)、第四泵浦耦合系統(tǒng)(13)、第三45度激光反射鏡(14)和激光輸出鏡(15)，其特征在于，第一雙波長混合泵浦源(1)輸出的波長為λ1和λ2的混合泵浦光被第一泵浦耦合系統(tǒng)(2)聚焦后，垂直入射透過激光全反鏡(3)，之后垂直進(jìn)入第一2μm激光晶體(4)實(shí)現(xiàn)泵浦，第二雙波長混合泵浦源(5)輸出的波長為λ1和λ2的混合泵浦光被第二泵浦耦合系統(tǒng)(6)聚焦后，以45度角入射透過第一45度激光全反鏡(7)，之后垂直進(jìn)入第一2μm激光晶體(4)實(shí)現(xiàn)泵浦，第三雙波長混合泵浦源(8)輸出的波長為λ1和λ2的混合泵浦光被第三泵浦耦合系統(tǒng)(9)聚焦后，以45度角入射透過第二45度激光全反鏡(10)，之后垂直進(jìn)入第二2μm激光晶體(11)實(shí)現(xiàn)泵浦，第四雙波長混合泵浦源(12)輸出的波長為λ1和λ2的混合泵浦光被第三泵浦耦合系統(tǒng)(13)聚焦后，以45度角入射透過第三45度激光全反鏡(14)，之后垂直進(jìn)入第二2μm激光晶體(11)實(shí)現(xiàn)泵浦；激光全反鏡(2)、第一45度激光反射鏡(7)、第二45度激光反射鏡(10)、第三45度激光反射鏡(14)和激光輸出鏡(15)組成激光諧振腔，第一2μm激光晶體(4)和第二2μm激光晶體(11)在激光諧振腔內(nèi)串聯(lián)放置，在激光全反鏡(3)和激光輸出鏡(15)之間往返實(shí)現(xiàn)激光振蕩，并通過激光輸出鏡(15)實(shí)現(xiàn)2μm激光輸出。
全文摘要
本發(fā)明是一種雙波長混合泵浦的級聯(lián)2μm固體激光器，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。雙波長混合泵浦源輸出的泵浦光被聚焦在2μm激光晶體上，使2μm激光晶體吸收不同波長λ1和λ2的泵浦光并獲得增益，在激光全反鏡、45度激光反射鏡和激光輸出鏡所構(gòu)成的激光諧振腔內(nèi)，2個(gè)2μm激光晶體級聯(lián)實(shí)現(xiàn)激光振蕩，并且從激光輸出鏡輸出2μm激光。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可以增大2μm激光晶體對泵浦光的吸收，減小2μm激光晶體的熱透鏡效應(yīng)，改善2μm輸出光的光束質(zhì)量，從而獲得大功率、高效率的2μm激光輸出。
文檔編號H01S3/0941GK101741003SQ20091024314
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者張?jiān)粕? 林志鋒, 王然, 鄭巖, 高明偉, 高春清 申請人:北京理工大學(xué)