基于F-P標(biāo)準(zhǔn)具的單摻Ho:YAG單縱模激光發(fā)射裝置制造方法
【專利摘要】基于F-P標(biāo)準(zhǔn)具的單摻Ho:YAG單縱模激光發(fā)射裝置，屬于單縱模激光發(fā)射【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有Tm,Ho共摻單縱模激光器在常溫條件下由于上轉(zhuǎn)換效應(yīng)導(dǎo)致量子損耗大，進(jìn)而獲得的激光增益較低的問題。所述裝置為：泵浦光通過第一變換透鏡、第二變換透鏡和激光輸入鏡后入射到Ho:YAG晶體上，再經(jīng)起偏元件后輸出線偏振光，調(diào)整第一波長調(diào)諧元件和第二波長調(diào)諧元件的角度，使只有一個模式的線偏振光通過第一波長調(diào)諧元件和第二波長調(diào)諧元件后入射到輸出耦合鏡的入射面上，在輸出耦合鏡和激光輸入鏡形成的諧振腔內(nèi)往返傳播，形成激光振蕩，最終在輸出耦合鏡輸出端獲得2μm連續(xù)單縱模激光。本發(fā)明為一種單縱模激光發(fā)射裝置。
【專利說明】基于F-P標(biāo)準(zhǔn)具的單摻Ho: YAG單縱模激光發(fā)射裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于F-P標(biāo)準(zhǔn)具的單摻Ho: YAG單縱模激光發(fā)射裝置，屬于單縱模激光 發(fā)射【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于具有相干性好、線寬窄、頻率穩(wěn)定等特點，單縱模激光器廣泛的應(yīng)用于光學(xué)頻 標(biāo)、精細(xì)光譜測量、相干通信、激光雷達(dá)等領(lǐng)域。2 μ m波段激光由于處于人眼安全波段和大 氣的弱吸收帶，因此2 μ m波段單縱模激光器在軍事、醫(yī)療、科學(xué)研究等諸多領(lǐng)域顯示出越 來越廣泛的應(yīng)用前景。目前，獲得2 μ m單縱模激光輸出的主要技術(shù)是以單摻Tm或Tm，Ho 共摻晶體為激光工作介質(zhì)，采用短腔法、F-P標(biāo)準(zhǔn)具法、單向環(huán)形腔法、耦合腔法等方案實現(xiàn) 2 μ m單縱模激光輸出。其中，單摻Tm單縱模激光器雖然結(jié)構(gòu)緊湊，但是單摻Tm晶體發(fā)射 截面小、熱效應(yīng)嚴(yán)重，從而導(dǎo)致單摻Tm單縱模激光器增益較小、效率較低、熱穩(wěn)定性較差； Tm，Ho共摻單縱模激光器在常溫條件下激光下能級上有粒子數(shù)布居，離子間的能量轉(zhuǎn)移導(dǎo) 致Ho離子上轉(zhuǎn)換和再吸收損耗非常大，導(dǎo)致Tm，Ho共摻單縱模激光器的輸出功率和效率受 到極大的限制。
[0003] 為了在常溫條件下提高2 μ m單縱模激光器的輸出功率和效率，需要摒棄敏化粒 子對2 μ m激光器的影響，消除上轉(zhuǎn)換和再吸收損耗的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有Tm，Ho共摻單縱模激光器在常溫條件下由于上轉(zhuǎn)換 效應(yīng)導(dǎo)致量子損耗大，進(jìn)而獲得的激光增益較低的問題，提供了一種基于F-P標(biāo)準(zhǔn)具的單 摻Ho: YAG單縱模激光發(fā)射裝置。
[0005] 本發(fā)明所述基于F-P標(biāo)準(zhǔn)具的單摻H〇:YAG單縱模激光發(fā)射裝置，它采用Tm:YLF 激光器發(fā)射的泵浦光作為泵浦源，它包括單摻Ho:YAG激光振蕩器和泵浦光耦合系統(tǒng)，單摻 H〇:YAG激光振蕩器由激光輸入鏡、H〇:YAG晶體、起偏元件、第一波長調(diào)諧元件、第二波長調(diào) 諧元件和輸出耦合鏡組成，泵浦光耦合系統(tǒng)由第一變換透鏡和第二變換透鏡組成，
[0006] Tm: YLF激光器發(fā)出的波長為1908nm的泵浦光依次通過第一變換透鏡、第二變換 透鏡和激光輸入鏡后入射到H〇:YAG晶體上，H〇:YAG晶體的光入射面和光出射面上均鍍有 泵浦光高透且振蕩光高透的介質(zhì)膜，H 〇:YAG晶體的出射光經(jīng)起偏元件后輸出線偏振光，調(diào) 整第一波長調(diào)諧元件和第二波長調(diào)諧元件的角度，使只有一個模式的所述線偏振光通過第 一波長調(diào)諧元件和第二波長調(diào)諧元件后入射到輸出耦合鏡的入射面上，然后在輸出耦合鏡 和激光輸入鏡形成的諧振腔內(nèi)往返傳播，形成激光振蕩，最終在輸出耦合鏡的輸出端獲得 2 μ m連續(xù)單縱模激光。
[0007] 起偏元件為0. 5mm厚F-P標(biāo)準(zhǔn)具。
[0008] 第一波長調(diào)諧元件為1mm厚F-P標(biāo)準(zhǔn)具；第二波長調(diào)諧元件為6mm厚F-P標(biāo)準(zhǔn)具。 [0009] 激光輸入鏡鍍有泵浦光高透且振蕩光高反的介質(zhì)膜；輸出耦合鏡鍍有泵浦光高透 且振蕩光部分透射的介質(zhì)膜；第一變換透鏡和第二變換透鏡鍍有泵浦光高透的介質(zhì)膜。
[0010] 輸出耦合鏡為平凹透鏡，其曲率半徑為200mm，透過率為68%。
[0011] Ho: YAG晶體的摻雜濃度為0· 8 %。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點：本發(fā)明裝置依據(jù)以下原理產(chǎn)生：采用單摻Tm激光直接泵浦單摻Ho 晶體是常溫條件下獲得高效率2 μ m激光輸出理想的技術(shù)途徑，使用1. 9 μ m激光作為泵浦 源，運轉(zhuǎn)在2 μ m波段的單摻Ho激光器屬于準(zhǔn)二能級激光系統(tǒng)，其對工作溫度不敏感，熱透 鏡效應(yīng)較弱；量子損耗小，可獲得較高的激光增益；不存在Tm 3+與Ho3+之間的馳豫過程，上 轉(zhuǎn)換效應(yīng)小。依此獲得的本發(fā)明以1.9μπι波段Tm:YLF激光器為泵浦源泵浦H 〇:YAG晶體， 采用雙F-P標(biāo)準(zhǔn)具實現(xiàn)單摻Ho: YAG激光器線偏振單縱模激光輸出，有效的提高了 2 μ m單 縱模激光輸出功率和效率。為精細(xì)光譜測量、激光雷達(dá)提供了適合的激光光源。
[0013] 本發(fā)明所述激光發(fā)射裝置做到了全固態(tài)和小型化，可提供高功率、高效率、單縱模 線偏振連續(xù)2微米激光輸出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明所述基于F-P標(biāo)準(zhǔn)具的單摻H〇:YAG單縱模激光發(fā)射裝置的原理示 意圖。

【具體實施方式】

【具體實施方式】 [0015] 一：下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述基于F-P標(biāo)準(zhǔn) 具的單摻Ho: YAG單縱模激光發(fā)射裝置，它采用Tm: YLF激光器發(fā)射的泵浦光作為泵浦源，它 包括單摻Ho: YAG激光振蕩器和泵浦光耦合系統(tǒng)，單摻Ho: YAG激光振蕩器由激光輸入鏡1、 H〇:YAG晶體2、起偏元件3、第一波長調(diào)諧元件4、第二波長調(diào)諧元件5和輸出耦合鏡6組成， 泵浦光耦合系統(tǒng)由第一變換透鏡7和第二變換透鏡8組成，
[0016] Tm:YLF激光器發(fā)出的波長為1908nm的泵浦光依次通過第一變換透鏡7、第二變換 透鏡8和激光輸入鏡1后入射到H〇:YAG晶體2上，H 〇:YAG晶體2的光入射面和光出射面 上均鍍有泵浦光高透且振蕩光高透的介質(zhì)膜，H〇:YAG晶體2的出射光經(jīng)起偏元件3后輸出 線偏振光，調(diào)整第一波長調(diào)諧元件4和第二波長調(diào)諧元件5的角度，使只有一個模式的所述 線偏振光通過第一波長調(diào)諧元件4和第二波長調(diào)諧元件5后入射到輸出耦合鏡6的入射面 上，然后在輸出耦合鏡6和激光輸入鏡1形成的諧振腔內(nèi)往返傳播，形成激光振蕩，最終在 輸出耦合鏡6的輸出端獲得2 μ m連續(xù)單縱模激光。
[0017] 本實施方式中，起偏元件3保證了激光發(fā)射裝置輸出激光為線偏振；第一波長調(diào) 諧元件4和第二波長調(diào)諧元件5通過角度調(diào)整，使只有一個模式的激光能夠透過F-P標(biāo) 準(zhǔn)具在諧振腔內(nèi)往返傳播，并形成激光振蕩，而其他模式的激光因不能透過F-P標(biāo)準(zhǔn)具而 具有很大的損耗，無法在諧振腔內(nèi)形成激光振蕩，從而達(dá)到選取單縱模的目的，最終實現(xiàn) Ho: YAG激光發(fā)射裝置2 μ m單縱模激光輸出。2 μ m連續(xù)單縱模激光從輸出耦合鏡6處輸出。

【具體實施方式】 [0018] 二：本實施方式對實施方式一作進(jìn)一步說明，起偏元件3為0. 5mm厚 F-P標(biāo)準(zhǔn)具。

【具體實施方式】 [0019] 三：本實施方式對實施方式一或二作進(jìn)一步說明，第一波長調(diào)諧元 件4為1mm厚F-P標(biāo)準(zhǔn)具；第二波長調(diào)諧元件5為6mm厚F-P標(biāo)準(zhǔn)具。

【具體實施方式】 [0020] 四：本實施方式對實施方式一、二或三作進(jìn)一步說明，激光輸入鏡1 鍍有泵浦光高透且振蕩光高反的介質(zhì)膜；輸出耦合鏡6鍍有泵浦光高透且振蕩光部分透射 的介質(zhì)膜；第一變換透鏡7和第二變換透鏡8鍍有泵浦光高透的介質(zhì)膜。

【具體實施方式】 [0021] 五：本實施方式對實施方式一、二、三或四作進(jìn)一步說明，輸出f禹合 鏡6為平凹透鏡，其曲率半徑為200mm，透過率為68%。

【具體實施方式】 [0022] 六：本實施方式對實施方式一、二、三、四或五作進(jìn)一步說明，Ho:YAG 晶體2的摻雜濃度為0.8%。
[0023] 經(jīng)實驗驗證，本發(fā)明裝置在Tm:YLF激光器泵浦功率為14. 5W時，可獲得最高功率 為1. 15W的連續(xù)線偏振單縱模2微米激光輸出，激光器斜率效率為20. 4 %，其輸出激光水平 方向和垂直方向光束質(zhì)量因子分別為1. 13和1. 17。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于F-P標(biāo)準(zhǔn)具的單摻Ho: YAG單縱模激光發(fā)射裝置，它采用Tm: YLF激光器發(fā) 射的泵浦光作為泵浦源，其特征在于，它包括單摻H〇:YAG激光振蕩器和泵浦光耦合系統(tǒng)， 單摻H 〇:YAG激光振蕩器由激光輸入鏡（1)、H〇:YAG晶體（2)、起偏元件（3)、第一波長調(diào)諧 元件（4)、第二波長調(diào)諧元件（5)和輸出耦合鏡（6)組成，泵浦光耦合系統(tǒng)由第一變換透鏡 (7)和第二變換透鏡（8)組成， Tm:YLF激光器發(fā)出的波長為1908nm的泵浦光依次通過第一變換透鏡（7)、第二變換透 鏡⑶和激光輸入鏡⑴后入射到Ho:YAG晶體⑵上，Ho:YAG晶體⑵的光入射面和光 出射面上均鍍有泵浦光高透且振蕩光高透的介質(zhì)膜，H 〇:YAG晶體（2)的出射光經(jīng)起偏元件 (3)后輸出線偏振光，調(diào)整第一波長調(diào)諧元件（4)和第二波長調(diào)諧元件（5)的角度，使只有 一個模式的所述線偏振光通過第一波長調(diào)諧元件（4)和第二波長調(diào)諧元件（5)后入射到輸 出耦合鏡（6)的入射面上，然后在輸出耦合鏡（6)和激光輸入鏡⑴形成的諧振腔內(nèi)往返 傳播，形成激光振蕩，最終在輸出耦合鏡￠)的輸出端獲得2μπι連續(xù)單縱模激光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于F-P標(biāo)準(zhǔn)具的單摻Ho: YAG單縱模激光發(fā)射裝置，其特征 在于，起偏元件（3)為0. 5_厚F-P標(biāo)準(zhǔn)具。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于F-P標(biāo)準(zhǔn)具的單摻Ho:YAG單縱模激光發(fā)射裝置，其特 征在于，第一波長調(diào)諧元件（4)為1_厚F-P標(biāo)準(zhǔn)具；第二波長調(diào)諧元件（5)為6_厚F-P 標(biāo)準(zhǔn)具。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于F-P標(biāo)準(zhǔn)具的單摻Ho: YAG單縱模激光發(fā)射裝置，其特征 在于，激光輸入鏡（1)鍍有泵浦光高透且振蕩光高反的介質(zhì)膜；輸出f禹合鏡（6)鍍有泵浦光 高透且振蕩光部分透射的介質(zhì)膜；第一變換透鏡（7)和第二變換透鏡（8)鍍有泵浦光高透 的介質(zhì)膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的基于F-P標(biāo)準(zhǔn)具的單摻H〇:YAG單縱模激光發(fā)射裝 置，其特征在于，輸出耦合鏡（6)為平凹透鏡，其曲率半徑為200mm，透過率為68%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的基于F-P標(biāo)準(zhǔn)具的單摻Ho:YAG單縱模激光發(fā)射裝 置，其特征在于，Ho:YAG晶體（2)的摻雜濃度為0. 8%。
【文檔編號】H01S3/16GK104158084SQ201410457755
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】戴通宇, 姚寶權(quán), 劉偉, 鞠有倫, 王月珠 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)