一種線偏振輸出的2μm激光器裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種線偏振輸出的2μm激光器裝置，包括1.9μm激光泵浦源、光學耦合系統(tǒng)、Ho:YAG激光晶體、YAG晶體、聲光Q開關、第一腔鏡、第二腔鏡和第三腔鏡，所述的1.9μm激光泵浦源產(chǎn)生的泵浦光經(jīng)過光學耦合系統(tǒng)后注入Ho:YAG激光晶體，所述Ho:YAG激光晶體的一端具有一個梯形橫截面，該梯形的腰與上底邊的夾角為特定的角度α，使得傳輸方向與另一端面垂直的激光在該截面折射時滿足布儒斯特條件，所述的Ho:YAG激光晶體、第一腔鏡、第二腔鏡和第三腔鏡共同組成2μm激光器諧振腔；本裝置可實現(xiàn)高光束質(zhì)量、高功率和線偏振激光輸出，還具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點。
【專利說明】一種線偏振輸出的2 μ m激光器裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及全固態(tài)激光領域，特別涉及一種結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)試方便、線偏振輸出的2 μ m激光器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]2μπι激光位于人眼安全波段和大氣的弱吸收帶內(nèi)，因此在激光雷達、環(huán)境監(jiān)測以及醫(yī)學診斷等領域有較好的應用前景。此外，由2μπι激光經(jīng)非線性光學變換后可以得到處于大氣窗口 3—5 μ m波段內(nèi)的中紅外激光，該波段激光在紅外對抗、光譜學、遙感等領域有重要的應用。
[0003]目前，實現(xiàn)2μ m波段激光輸出的一種重要方案是:采用半導體激光器泵浦摻Tm的固體或光纖激光器輸出1.9μπι激光，然后以此激光泵浦摻Ho的HckYAG固體激光器得到2μπι波段激光。這種方案可以在室溫下就能獲得高平均功率、高峰值功率、高光束質(zhì)量的2 μ m波段激光，具有很強的適用性。但由于HckYAG這種激光晶體為各向同性的晶體，因此為了實現(xiàn)線偏振輸出，這種Ho: YAG激光器一般采用布儒斯特角切割的聲光Q開關來實現(xiàn)起偏，存在調(diào)試難度大、結(jié)構(gòu)復雜的缺點。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是針對目前輸出線偏振光的Ho: YAG激光器調(diào)試困難、結(jié)構(gòu)復雜的問題，從而提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)試方便的HckYAG激光器裝置。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種線偏振輸出的2μπι激光器裝置，包括1.9 μ m激光泵浦源、光學稱合系統(tǒng)、Ho:YAG激光晶體、YAG晶體、聲光Q開關、第一腔鏡、第二腔鏡和第三腔鏡，所述的1.9 μ m激光泵浦源產(chǎn)生的泵浦光經(jīng)過光學耦合系統(tǒng)后注入Ho: YAG激光晶體，所述Ho: YAG激光晶體的一端具有一個梯形橫截面，該梯形的腰與上底邊的夾角為特定的角度α，使得傳輸方向與另一端面垂直的激光在該截面折射時滿足布儒斯特條件，所述的HckYAG激光晶體、第一腔鏡、第二腔鏡和第三腔鏡共同組成2 μ m激光器諧振腔，在1.9 μ m激光泵浦和聲光Q開關調(diào)制下，實現(xiàn)2 μ m脈沖激光輸出。
[0006]所述的一種線偏振輸出的2 μ m激光器裝置，其α角為61.2。，HoiYAG激光晶體的兩個端面經(jīng)光學拋光后鍍有1.9一2.1ym波段增透膜，其四個側(cè)面經(jīng)銦箔包裹后用銅質(zhì)熱沉壓緊固定以帶走熱量。
[0007]所述的一種線偏振輸出的2 μ m激光器裝置，其YAG晶體具有與HckYAG激光晶體相同的梯形橫截面，YAG晶體與HckYAG激光晶體通過所述的截面貼合在一起。
[0008]所述的一種線偏振輸出的2 μ m激光器裝置，其1.9 μ m激光泵浦源為Tm: YLF固體激光器，其輸出的激光波長位于Ho: YAG激光晶體的吸收帶寬內(nèi)。
[0009]所述的一種線偏振輸出的2 μ m激光器裝置，其泵浦光經(jīng)過耦合系統(tǒng)后聚焦于Ho: YAG激光晶體內(nèi)，與腔內(nèi)振蕩激光實現(xiàn)模式匹配。
[0010]所述的一種線偏振輸出的2 μ m激光器裝置,其聲光Q開關為非布儒斯特角入射的普通聲光Q開關。
[0011]所述的一種線偏振輸出的2 μ m激光器裝置，其第一腔鏡為鍍有1.9-2.1 μ m高反膜的平面鏡，所述的第二腔鏡為鍍有1.9 μ m增透膜與2.1 μ m高反膜的平面鏡，所述的第三腔鏡為輸出鏡。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:由于不需要采用兩端面切成布儒斯特角的聲光Q開關，大大降低了激光器的調(diào)試難度，而且激光束在傳播過程中不存在抬升的問題，降低了激光器的空間體積，因此本裝置可實現(xiàn)高功率、高光束質(zhì)量、線偏振輸出的2 μ m脈沖激光輸出，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、調(diào)試方便的優(yōu)點，從而在激光雷達、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)學診斷以及中波紅外激光器等領域具有廣泛的應用前景。既能實現(xiàn)高光束質(zhì)量、高功率和線偏振激光輸出，還具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明HckYAG激光晶體與YAG晶體貼合在一起的放大圖；
圖3是本發(fā)明第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]各附圖標記為:1 一 1.9μπι激光泵浦源，2—光學耦合系統(tǒng)，3 — Ho = YAG激光晶體，4—YAG晶體，5—聲光Q開關，6-01—第一腔鏡，6-02—第二腔鏡，6-03—第三腔鏡，6-04—第四腔鏡。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0016]本發(fā)明公開了一種線偏振輸出的2 μ m激光器裝置，包括1.9 μ m激光泵浦源1、光學耦合系統(tǒng)2、Ho:YAG激光晶體3、YAG晶體4、聲光Q開關5、第一腔鏡6_01、第二腔鏡6_02和第三腔鏡6-03，所述的1.9 μ m激光泵浦源I產(chǎn)生的泵浦光經(jīng)過光學耦合系統(tǒng)2后注入HoiYAG激光晶體3，所述Ho = YAG激光晶體3的一端具有一個梯形橫截面，即端面切成布儒斯特角，該梯形的腰與上底邊的夾角為特定的角度α，使得傳輸方向與另一端面垂直的激光在該截面折射時滿足布儒斯特條件，從而實現(xiàn)起偏的作用，所述的HckYAG激光晶體3、第一腔鏡6-01、第二腔鏡6-02和第三腔鏡6-03共同組成2 μ m激光器諧振腔,在1.9 μ m激光泵浦I和聲光Q開關5調(diào)制下，實現(xiàn)2 μ m脈沖激光輸出，進一步，HoiYAG激光晶體3的α角為61.2°，HckYAG激光晶體3的兩個端面經(jīng)光學拋光后鍍有1.9一2.1 μ m波段增透膜，其四個側(cè)面經(jīng)銦箔包裹后用銅質(zhì)熱沉壓緊固定以帶走熱量，YAG晶體4具有與HckYAG激光晶體3相同的梯形橫截面，YAG晶體4與HckYAG激光晶體3通過所述的截面貼合在一起，在進一步提高激光偏振度的同時保證其傳輸方向不會偏折，其配合使用可以實現(xiàn)激光起偏且不偏折激光傳輸方向，聲光Q開關5為非布儒斯特角入射的普通聲光Q開關，降低了調(diào)節(jié)難度且避免了激光傳輸方向的偏折。
[0017]實施例一
參照圖1所示，本實施例1.9μπι激光泵浦源I選用Tm:YLF固體激光器，其輸出的激光波長位于Ho: YAG激光晶體3的吸收帶寬內(nèi)，最大輸出功率30W，光束質(zhì)量因子M2=l.2，線寬<3nm，中心波長為1908nm，所用光學耦合系統(tǒng)2采用焦距分別為30mm和50mm的兩片透鏡，泵浦光經(jīng)過耦合系統(tǒng)2后聚焦于Ho:YAG激光晶體3中心，束腰處光斑大小為350 μ m，Ho: YAG激光晶體3采用Ho離子摻雜濃度為0.7 at.%的Ho: YAG晶體，尺寸為3mm X 3mm X 35mm ;參照圖2所示，Ho: YAG激光晶體3與YAG晶體4貼合在一起的放大圖:法線為晶體端面所切布儒斯特角所在斜面的法線，α為晶體端面所切布儒斯特角所在斜面與晶體邊緣的夾角，Θ為激光在晶體端面所切布儒斯特角所在斜面的入射角，Y為與Θ相對應的出射角；聲光Q開關5采用古奇休斯非布儒斯特端面的2 μ m聲光Q開關，調(diào)制頻率為10kHz，第一腔鏡6-01和第二腔鏡6-02均為平面鏡，前者鍍有1.9一2.1 μ m高反膜，后者鍍有1.9 μ m增透膜與2.1 μ m高反膜的平面鏡，第三腔鏡6_03為曲率半徑R=400mm的平凹鏡，鍍有2.1 μ m透過率50%的部分反射膜，在1.9 μ m泵浦源30W的泵浦下，該激光器輸出了 16.3W的脈沖2.09 μ m激光，其線偏振度達98%。
[0018]實施例二
參照圖3所示，本實施例是在實施例一的基礎上改進的，與實施例一的結(jié)構(gòu)不同之處主要為:為了進一步提高2 μ m輸出功率，采用了兩塊Ho: YAG激光晶體3串接，每塊Ho: YAG激光晶體3分別有一個Tm:YLF激光器泵浦，多了第四腔鏡6_04，這樣腔鏡數(shù)量增加到了四塊，第三腔鏡6-03的曲率半徑增加到了 R=100mm,在總泵浦功率為60瓦的時候，該激光器輸出功率達到了 31.5瓦，線偏振度為97.5%。
[0019]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，以及部分運用的實施例，對于本領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種線偏振輸出的2 μ m激光器裝置，包括1.9 μ m激光泵浦源(I )、光學耦合系統(tǒng)(2)、!10:￥46激光晶體(3)、￥46晶體(4)、聲光0開關(5)、第一腔鏡(6-01)、第二腔鏡(6-02)和第三腔鏡(6-03)，其特征在于:所述的1.9 μ m激光泵浦源(I)產(chǎn)生的泵浦光經(jīng)過光學耦合系統(tǒng)(2)后注入Ho: YAG激光晶體(3)，所述Ho: YAG激光晶體(3)的一端具有一個梯形橫截面，該梯形的腰與上底邊的夾角為特定的角度α，使得傳輸方向與另一端面垂直的激光在該截面折射時滿足布儒斯特條件，所述的Ho: YAG激光晶體(3 )、第一腔鏡(6-01)、第二腔鏡(6-02 )和第三腔鏡(6-03 )共同組成2 μ m激光器諧振腔，在1.9 μ m激光泵浦(I)和聲光Q開關(5)調(diào)制下，實現(xiàn)2 μ m脈沖激光輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線偏振輸出的2μ m激光器裝置，其特征在于，所述的α角為61.2°，HoiYAG激光晶體(3)兩個端面經(jīng)光學拋光后鍍有1.9-2.1 μ m波段增透膜，其四個側(cè)面經(jīng)銦箔包裹后用銅質(zhì)熱沉壓緊固定以帶走熱量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種線偏振輸出的2μ m激光器裝置，其特征在于，所述的YAG晶體(4)具有與HckYAG激光晶體(3)相同的梯形橫截面，YAG晶體(4)與Ho = YAG激光晶體(3 )通過所述的截面貼合在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種線偏振輸出的2μ m激光器裝置，其特征在于，所述的1.9 μ m激光泵浦源(I)為Tm: YLF固體激光器，其輸出的激光波長位于Ho: YAG激光晶體(3)的吸收帶寬內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種線偏振輸出的2μ m激光器裝置，其特征在于，所述的泵浦光經(jīng)過耦合系統(tǒng)后聚焦于HckYAG激光晶體(3)內(nèi)，與腔內(nèi)振蕩激光實現(xiàn)模式匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種線偏振輸出的2μ m激光器裝置，其特征在于，所述的聲光Q開關(5)為非布儒斯特角入射的普通聲光Q開關。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種線偏振輸出的2μ m激光器裝置，其特征在于，所述的第一腔鏡(6-01)為鍍有1.9—2.1 μ m高反膜的平面鏡，所述的第二腔鏡(6-02)為鍍有1.9μ m增透膜與2.1 μ m高反膜的平面鏡，所述的第三腔鏡(6-03)為輸出鏡。
【文檔編號】H01S3/081GK104409961SQ201410619818
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】鄭建奎, 劉在洲, 孫峰, 耿安兵, 項能全, 李海速, 葛浩山, 周正 申請人:中國船舶重工集團公司第七一七研究所