[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體泵浦的固體激光器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810070636.8
• 申請日: 2008-02-15
• 公開（公告）號: CN101242070A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳礪;凌吉武;盧秀愛
• 申請（專利權(quán)）人: 福州高意通訊有限公司
• 主分類號: H01S3/02
• 分類號: H01S3/02;H01S3/06;H01S3/08;H01S3/10;H01S3/16;H01S3/00
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技術(shù)領(lǐng)域??本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及采用在泵浦光波段的吸收與偏振方向關(guān)聯(lián)密切的雙折射晶體激光增益介質(zhì)的半導(dǎo)體泵浦的固激光器。

背景技術(shù)??在半導(dǎo)體的激光器中，常用的激光增益介質(zhì)如Nd:YVO₄，Nd:GdVO₄等雙折射晶體，在不同光軸方向上，特征峰位置的吸收系數(shù)有劇烈的變化和不同。如：在平行C軸方向(∏偏振方向)，1％Nd:YVO₄雙折射晶體在808nm波長的吸收系數(shù)約為28cm^-1，而在垂直于C軸方向(σ偏振方向)吸收系數(shù)約為10cm^-1，相差有3倍左右大小。

如圖1所示，通常吸收系數(shù)α在兩個(gè)方向差異較大的激光晶體的吸收波長λ譜線。設(shè)能有效產(chǎn)生激光時(shí)激光增益介質(zhì)的吸收系數(shù)為α⁰，a方向的吸收中心波長對應(yīng)的吸收系數(shù)較大，a方向吸收系數(shù)為α_a，吸收中心波長為λ₀，則在泵浦光偏振方向與a方向一致時(shí)(λ_a1，λ_a2為吸收系數(shù)為α⁰所對應(yīng)的波長)，其吸收帶寬為Δλ_a＝|λ_a1-λ_a2|；設(shè)b方向吸收系數(shù)較小，吸收系數(shù)為α_b，吸收中心波長亦為λ₀(一般兩個(gè)方向最大吸收波長有一定差異，只是差異不大，這里為敘述方便，設(shè)為一致)，λ_b1，λ_b2為吸收系數(shù)為α⁰所對應(yīng)的波長，則b方向吸收帶寬為Δλ_b＝|λ_b1-λ_b2|。在相同的條件下，一般來說，Δλ_a和Δλ_b通常相差1～5倍。

當(dāng)泵浦光偏振方向與a方向一致時(shí)，吸收系數(shù)α_a較大，這樣需要限制泵浦功率，因?yàn)楸闷止β蚀螅瑹嵬哥R大，若在λ_a1～λ_a2范圍內(nèi)熱透鏡效應(yīng)變化劇烈，激光總性能不好；當(dāng)采用泵浦光偏振方向在b方向時(shí)，吸收系數(shù)α_b小，吸收帶寬Δλ_b小。

一般而言，隨著激光增益介質(zhì)的摻雜濃度不同，雙折射晶體在此波段的吸收系數(shù)也隨著增加。在相同的條件下，提高雙折射晶體的摻雜濃度無疑是可以增加增益介質(zhì)的有效吸收帶寬，但摻雜濃度高時(shí)，熱效應(yīng)將變得非常強(qiáng)烈，使得熱透鏡效應(yīng)非常強(qiáng)，熱透鏡焦距小，從而使激光器較難實(shí)現(xiàn)較大功率的輸出。

一般半導(dǎo)體激光中心波長隨溫度變化，其變化系數(shù)在0.3nm/℃左右，因此半導(dǎo)體泵浦的固體激光器在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)沒有溫度控制時(shí)，只能在一小段工作溫度范圍內(nèi)正常工作，難以實(shí)現(xiàn)寬工作溫度范圍。

發(fā)明內(nèi)容??本發(fā)明目的是提供一種當(dāng)半導(dǎo)體激光輸出波長隨溫度變化或輸出功率變化時(shí)，通過改變半導(dǎo)體激光進(jìn)入雙折射晶體中的偏振方向，從而改變雙折射晶體激光增益介質(zhì)的有效吸收系數(shù)，增加雙折射晶體激光增益介質(zhì)有效的吸收帶寬，同時(shí)改善激光增益介質(zhì)隨泵浦波長變化吸收系數(shù)變化量，使熱透鏡變化量隨波長變化量減緩，以獲得寬工作溫度范圍和較高性能的半導(dǎo)體泵浦體的固體激光器。

本實(shí)用新型采用以下技術(shù)實(shí)現(xiàn)：固體激光器包括半導(dǎo)體激光器、光學(xué)耦合元件、雙折射晶體激光增益介質(zhì)以及光學(xué)器件，其中在雙折射晶體激光增益介質(zhì)前設(shè)置波片。

上述的波片為寬波長帶寬波片，設(shè)有波片旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，改變波片光軸方向和泵浦光偏振方向的夾角，或者為隨溫度和波長改變而改變相位延遲角的波片。

上述的雙折射晶體激光增益介質(zhì)和光學(xué)器件設(shè)在激光腔的前后腔片內(nèi)，或者雙折射晶體激光增益介質(zhì)入射面鍍前腔膜，光學(xué)器件出射面鍍后腔膜。

上述的波片設(shè)在激光腔外或激光腔內(nèi)。

上述的雙折射晶體激光增益介質(zhì)為摻入稀土離子的雙折射晶體，如Nd:YVO₄、Nd:GdVO₄、Nd:KGW、Nd:YLF。

本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)，利用雙折射晶體的吸收特性，通過波片改變半導(dǎo)體激光器泵浦光在增益介質(zhì)中不同偏振方向的比例，實(shí)現(xiàn)在不同功率或不同波長時(shí)，改變雙折射晶體激光增益介質(zhì)的有效吸收系數(shù)，增加雙折射晶體激光增益介質(zhì)對泵浦光的有效吸收峰寬，以達(dá)到半導(dǎo)體泵浦體的固體激光器在寬溫度范圍工作的使用目的。

附圖說明??現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述：

圖1是吸收系數(shù)α在兩個(gè)方向差異較大的激光晶體的吸收波長λ譜線示意圖；