[發明專利]雙波長綜合泵浦緊湊型激光系統

無效

• 申請號: 200810052364.9
• 申請日: 2008-03-04
• 公開（公告）號: CN101257184A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 丁欣;張衡;王睿;姚建銓;溫午麒;王鵬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01S3/0941
• 分類號: H01S3/0941;H01S3/08;H01S3/06;H01S3/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 劉國威

技術領域

本發明涉及全固態激光器應用技術領域，特別涉及大功率、低熱量、高光束質量、高亮度、高效率、全固態緊湊型激光系統，具體講，本發明涉及雙波長綜合泵浦緊湊型激光系統。

技術背景

對DPSSL(Diode?PumpAll-Solid-State?Laser二極管激光器泵浦的全固態激光器)激光系統來說，伴隨著泵浦和激發的過程在激光增益介質中總會產生大量的熱，這主要是由兩種基本的物理過程而形成的：分別是由泵浦光與振蕩光之間的光子能量差即斯托克斯頻移(Stokesshift)及激光泵浦能級與激光上能級之間的耦合即量子效率(quantum?efficiency)。這些熱量在激光增益介質中形成的一系列熱效應(包括熱透鏡、熱退偏和熱致雙折射等)會明顯地改變激光輸出特性，如嚴重影響激光光束質量及強烈地干擾激光輸出而降低激光器的平均輸出功率。與此同時，熱量的產生還會降低激光器諧振腔的穩定性，嚴重時甚至使激光器得不到穩定可靠的實際應用，這些問題都使熱效應成為影響全固態激光器大功率、高效率、高光束質量運轉的主要瓶頸。

在全固態激光系統中傳統的泵浦方式是先將增益介質激活離子從基態泵浦到更高的能級而不是激光上能級，然后再弛豫到激光上能級后經受激輻射而發光。這種泵浦方式曾因激光增益介質對泵浦光具有較大的吸收系數而受到人們的歡迎，但隨之而來的是上述弛豫過程在激光增益介質內部所造成的不可避免的大量熱量的產生，這就為全固態激光器的穩定高效運轉加入了諸多不利因素。上世紀六七十年代，人們為了解決以上泵浦方式所帶來的大量熱量的問題而提出了直接泵浦方式，即采用一定波長的泵浦光將激活離子從基態能級直接泵浦到激光上能級后經受激輻射而發光，此泵浦方式因為減少了弛豫過程而相應地減少了熱量的產生。近年來，此種泵浦方式因量子效率高，產生熱量少而受到了廣泛關注并得到了快速地發展。但由于激光增益介質對這種泵浦方式的吸收系數較小而導致了激光器不能對泵浦光進行充分利用而降低了激光器整體的光光轉換效率，并且由于大量沒有被激光增益介質吸收的泵浦光和振蕩光混合在一起共同輸出而增加了所需輸出激光的鑒別及提取難度。同時，就目前激光領域的技術水平而言，如果基于此種泵浦方式并想繼續提高激光器整體的光光轉換效率，只能通過以下兩種方法：一是增加對未被激光晶體吸收而漏掉的泵浦光的反饋系統而使泵浦光重新被利用，但這種方法使激光系統復雜化并增加了激光器穩定運轉的不良因素；二是提高激光增益介質的摻雜濃度，但這又受限于晶體生長方式及摻雜的工藝條件，實用起來較為復雜。

發明內容

克服現有技術的不足，本發明的目的在于：提供一種較以往激光器具有更低熱量、更高效率、更高光束質量及更為穩定運轉特點的激光輸出的全固態激光器，本發明采用的技術方案是，雙波長綜合泵浦緊湊型激光系統，作為泵浦源的雙波長激光器的輸出經匯聚透鏡投射到激光諧振腔的一個腔鏡，該腔鏡與激光諧振腔的另一個腔鏡間設置有激光增益介質，另一個腔鏡輸出激光，激光諧振腔的振蕩光束腰半徑等于或略大于泵浦光束腰半徑。

所述的激光增益介質為Nd:YAG摻釹的釔鋁石榴石晶體，相應的雙波長泵浦光為809nm和885nm。

所述的激光增益介質為Nd:YVO₄摻釹的釩酸釔晶體，相應的雙波長泵浦光為808nm和879nm。

其中，雙波長綜合泵浦緊湊型激光系統，一個波長所占總的泵浦功率比例為α，另一個波長所占比例為1-α，α取值在0.65和0.7之間。

所述的雙波長激光器的構成為：LD二極管激光器側面泵浦的準連續Nd:YAG激光器作為基頻光源，經鈦氧磷酸鉀晶體倍頻后輸出到Ti:sapphire摻鈦藍寶石晶體激光器，對于Ti:sapphire摻鈦藍寶石晶體激光器：對兩種波長同時有透過率為20％的輸出耦合鏡和兩個反射鏡組成其雙波長激光運轉諧振腔，所述的兩個反射鏡中的一個鍍有對一種振蕩光的高反膜，所述的兩個反射鏡中的另一個鍍有對另一種振蕩光的高反膜，腔內還包括兩塊布儒斯特角切割的重火石玻璃棱鏡作為色散元件來輔助選頻。

本發明具有以下效果：

1.相比于以往的傳統泵浦和直接泵浦方式，綜合泵浦方式能減少熱量的產生及提高激光器整體的光光轉換效率，并能提高激光器的輸出功率，改善光束質量，從而有利于大功率、高效率DPSSL激光器的發展與應用。