1030nm全固態(tài)激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及全固體激光器，特別是一種1030nm全固態(tài)激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]在激光測(cè)距和激光雷達(dá)等領(lǐng)域中，人們對(duì)光電探測(cè)器的響應(yīng)度提出了更高的要求。而1030nm波長(zhǎng)對(duì)硅基探測(cè)器的響應(yīng)度約是1064nm響應(yīng)度的2?3倍，使其在激光測(cè)距和激光雷達(dá)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]現(xiàn)有的高功率1030nm全固態(tài)激光器，主要采用激光二極管泵浦的微片激光晶體進(jìn)行多程、多級(jí)級(jí)聯(lián)放大。但其具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定度較差、光束質(zhì)量不高等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了克服上述先前技術(shù)的不足，提供一種1030nm全固態(tài)激光器，該激光器采用基于微片+平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，穩(wěn)定可靠，散熱良好，能夠獲得大功率輸出和光束質(zhì)量好等特點(diǎn)。激光波長(zhǎng)為1030nm，重復(fù)頻率> 1KHZ，脈寬幾百皮秒，單脈沖能量>lmj，峰值功率可達(dá)到IMW以上，適于高精度激光測(cè)距和激光雷達(dá)應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0006]一種1030nm全固態(tài)激光器，特點(diǎn)在于其結(jié)構(gòu)包括基于微片結(jié)構(gòu)的亞納秒本振級(jí)，基于平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的放大級(jí)以及光束耦合系統(tǒng)，所述的基于微片結(jié)構(gòu)的亞納秒本振級(jí)依次包括帶尾纖輸出的中心波長(zhǎng)940nm激光二極管、由兩個(gè)平凸透鏡的凸面相對(duì)構(gòu)成的聚焦耦合系統(tǒng)、Yb:YAG微片激光晶體、Cr4+:YAG調(diào)Q晶體和平面輸出鏡；所述的光束耦合系統(tǒng)依次包括1030nm45°平面全反鏡、準(zhǔn)直透鏡、1030nm45°平面全反鏡和柱面聚焦透鏡；所述的基于平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的放大級(jí)依次包括激光二極管陣列、泵浦耦合鏡、第一平凹柱面反射鏡、Yb:YAG平面波導(dǎo)和第二平凹柱面反射鏡；所述的準(zhǔn)直透鏡將本振級(jí)輸出的脈沖激光準(zhǔn)直后由所述的柱面聚焦透鏡在快軸方向?qū)ζ溥M(jìn)行壓縮耦合到所述的Yb:YAG平面波導(dǎo)內(nèi)，所述的平凹柱面反射鏡和平凹柱面反射鏡根據(jù)信號(hào)光在波導(dǎo)內(nèi)往返次數(shù)的不同，相互間的夾角為1°?2°，所述的激光二極管陣列輸出的泵浦光從所述的Yb:YAG平面波導(dǎo)的側(cè)面對(duì)激光進(jìn)行泵浦放大。
[0007]所述的Yb:YAG微片激光晶體的摻雜濃度為8at%? 12at%，厚度為I?2mm，其一面鍍有940nm減反、1030nm高反的介質(zhì)膜，另一面鍍有1030nm減反介質(zhì)膜。
[0008]所述的Cr4+:YAG調(diào)Q晶體對(duì)1030nm激光的初始透過(guò)率為60%?80%。
[0009]所述的平面輸出鏡鍍有940nm高反、1030nm透過(guò)率為50%?70%的介質(zhì)膜。
[0010]所述的聚焦耦合系統(tǒng)的平凸透鏡鍍有940nm減反介質(zhì)膜。
[0011]所述的準(zhǔn)直透鏡、柱面聚焦透鏡鍍有1030nm減反介質(zhì)膜。
[0012]所述的第一平凹柱面反射鏡和第二平凹柱面反射鏡鍍有1030nm減反介質(zhì)膜。
[0013]所述的Yb:YAG平面波導(dǎo)由摻雜濃度為2at%?5at%、尺寸為13mmX 6mmX 150um的Yb:YAG晶體和兩個(gè)未摻雜的尺寸均為13_X6_X Imm的藍(lán)寶石晶體上下鍵合而成。
[0014]所述的激光二極管陣列通過(guò)接近式直接耦合或泵浦耦合透鏡將泵浦光耦合進(jìn)Yb:YAG平面波導(dǎo)中。
[0015]所述的激光二極管陣列發(fā)光中心波長(zhǎng)為940nm或976nm。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)效果:
[0017]本發(fā)明采用帶尾纖輸出的中心波長(zhǎng)940nm激光二極管端面泵浦Yb:YAG微片激光晶體，以Cr4+:YAG晶體被動(dòng)調(diào)Q可以得到高重頻率的亞納秒窄脈寬1030nm信號(hào)光。其重復(fù)頻率> 1KHZ，脈寬幾百皮秒，光束質(zhì)量M2< 1.2。通過(guò)光束耦合系統(tǒng)將本振級(jí)輸出的信號(hào)光耦合到Y(jié)b:YAG平面波導(dǎo)中，可以得到IcnT1?2CHT1的小信號(hào)增益。在波導(dǎo)兩端通過(guò)平凹柱面反射鏡，使激光在波導(dǎo)內(nèi)多次往返放大，3?5次放大后其單脈沖能量可以放大到ImJ以上。
[0018]整個(gè)系統(tǒng)基于微片+平面波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)不需要多級(jí)級(jí)聯(lián)和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，穩(wěn)定可靠?？梢缘玫絀MW以上的高重頻亞納秒1030nm脈沖激光穩(wěn)定輸出，輸出光束具有良好的偏振特性和光束質(zhì)量。
[0019]本發(fā)明所涉及的激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，穩(wěn)定可靠，波長(zhǎng)為1030nm，重復(fù)頻率>1KHZ，脈寬幾百皮秒，峰值功率可達(dá)到I麗以上，適于高精度激光測(cè)距和激光雷達(dá)應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器的結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器的結(jié)構(gòu)示意圖的前視圖。
[0022]圖3是本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器的激光二極管陣列與平面波導(dǎo)間的側(cè)面泵浦耦合結(jié)構(gòu)示意圖之1，接近式直接耦合。
[0023]圖4是本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器的激光二極管陣列與平面波導(dǎo)間的側(cè)面泵浦耦合結(jié)構(gòu)示意圖之2，泵浦耦合透鏡耦合。
[0024]圖5是本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器的平面波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]先請(qǐng)參閱圖1、2，圖1是本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)俯視示意圖。圖2是本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖的前視圖。由圖可見(jiàn)，本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器，包括基于微片結(jié)構(gòu)的亞納秒本振級(jí)、基于平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的放大級(jí)和光束耦合系統(tǒng)，所述的基于微片結(jié)構(gòu)的亞納秒本振級(jí)依次包括帶尾纖輸出的中心波長(zhǎng)940nm激光二極管1、由平凸透鏡2和平凸透鏡3的凸面相對(duì)構(gòu)成的聚焦耦合系統(tǒng)、Yb:YAG微片激光晶體4、Cr4+:YAG調(diào)Q晶體5和平面輸出鏡6 ;所述的光束耦合系統(tǒng)依次包括1030nm45°平面全反鏡7、準(zhǔn)直透鏡8、1030nm45°平面全反鏡9和柱面聚焦透鏡10 ;所述的基于平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的放大級(jí)依次包括激光二極管陣列14、泵浦耦合鏡15、第一平凹柱面反射鏡13、Yb:YAG平面波導(dǎo)12和第二平凹柱面反射鏡11 ;所述的準(zhǔn)直透鏡8將本振級(jí)輸出的脈沖激光準(zhǔn)直后由所述的柱面聚焦透鏡10在快軸方向?qū)ζ溥M(jìn)行壓縮耦合到所述的Yb:YAG平面波導(dǎo)12內(nèi)，所述的平凹柱面反射鏡11和平凹柱面反射鏡13根據(jù)信號(hào)光在波導(dǎo)內(nèi)往返次數(shù)的不同，相互間的夾角為1°?2°，所述的激光二極管陣列14輸出的泵浦光經(jīng)所述的泵浦耦合鏡15從所述的Yb:YAG平面波導(dǎo)12的側(cè)面對(duì)激光進(jìn)行泵浦放大。
[0026]所述的Yb:YAG微片激光晶體4的摻雜濃度為8at%? 12at%，厚度為I?2mm，其一面鍍有940nm減反、1030nm高反的介質(zhì)膜，另一面鍍有1030nm減反介質(zhì)膜。
[0027]所述的Cr4+:YAG調(diào)Q晶體5對(duì)1030nm激光的初始透過(guò)率為60%?80%。
[0028]所述的平面輸出鏡6鍍有940nm高反、1030nm透過(guò)率為50%?70%的介質(zhì)膜。
[0029]所述的聚焦耦合系統(tǒng)的平凸透鏡2和平凸透鏡(3)鍍有940nm減反介質(zhì)膜，焦距比為1:1。
[0030]所述的準(zhǔn)直透鏡8、柱面聚焦透鏡10鍍有1030nm減反介質(zhì)膜。