[發明專利]脈沖LD間歇抽運單摻銩激光器

有效

• 申請號: 201210305188.1
• 申請日: 2012-08-27
• 公開（公告）號: CN102790347A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 吳春婷;金光勇;王超;吳婧;范二赫
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H01S3/07
• 分類號: H01S3/07;H01S3/0941;H01S3/117
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于固體激光技術領域，涉及一種脈沖LD間歇抽運激光器，尤其是涉及一種脈沖LD間歇抽運單摻銩2μm高重頻調Q激光器。

背景技術

2μm固體激光器處于人眼安全波段，LD抽運的2μm波段高重頻、高能量全固態相干激光光源在激光雷達、激光測距、激光醫療和診斷等領域已顯示出越來越廣泛的應用前景。首先，可為2μm相干多普勒測風激光雷達的研究提供支撐，以2μm固體激光器作為發射機的相干多普勒測風激光雷達(Coherent?Doppler?Lidar)是激光雷達研究的重點之一。利用2μm相干多普勒測風激光雷達可以為全球數值天氣預報提供準確的風場數據，預防和抵御災害性天氣，順利開展體育賽事，為機場上空提供精確的風場檢測等。高重頻、高能量2μm固體激光器可為相干多普勒測風激光雷達的發射機研究提供支撐。其次，可為2μm差分吸收激光雷達的應用提供技術支持，2μm差分吸收激光雷達(Differential?Absorption?Lidar)是激光雷達研究的另外一個重點。由于2μm激光光源覆蓋了大氣中水蒸氣和CO₂的主要吸收峰，可以依此更加準確的洞察天氣情況，更加深入的了解水蒸氣的循環過程，更加精確的描述CO₂濃度對于全球變暖的影響。2μm差分吸收激光雷達可以實現局部環境內CO₂氣體的濃度、氣溶膠、水汽、臭氧、溫度的實時監測，對分子探測的光譜技術不但可以應用到地球觀測系統，還可以深入應用到其他星球中大氣微量氣體的檢測當中。高重頻、高能量2μm固體激光器可推進和加速差分吸收雷達的應用進程。再次，2μm激光器還可作為中、遠紅外激光器的抽運源，激光紅外定向干擾是用于對抗下一代紅外凝視焦平面探測器制導的紅外導彈。定向干擾是將紅外干擾能量集中到狹窄的光束中，當紅外導彈逼近時將光束射向來襲導彈的紅外導引頭，采用各種干擾程序和“迷惑”調制使來襲導彈導引頭工作混亂無法鎖定目標而脫靶。3-5μm和8-12μm光參量振蕩器可作為紅外定向干擾用的相干光源。在現代高技術局部戰爭中，導彈紅外尋的跟蹤系統主要將對方飛機或導彈尾焰的熱輻射作為搜索跟蹤的目標，或對目標進行高清晰度成像，進而進行攔截或摧毀。高重頻、高能量2μm固體激光器恰是產生3-5μm和8-12μm紅外激光的基礎。最后，2μm激光器可用于激光醫療上，新型連續波摻銩(Tm³⁺)激光器能連續輸出，在作為手術刀時只產生很小的機械損傷，在切口處造成的生物組織損傷區域也很小。脈沖輸出能量可調節，不需要通過反射鏡系統而直接通過光纖輸送到切開的表面。手術時手術部位可保持清晰視野，不會受到過多的氣泡形成物、組織碎片、破裂組織、照射激光及有色激光防護眼鏡的影響。在水介質中，Tm³⁺激光只對前端小于2mm范圍內的組織進行作用；超過該距離范圍的組織或器官將受到水介質屏蔽而得到保護。除了作為手術刀相對于其它激光器優勢明顯外，摻Tm³⁺激光器在其它醫療應用方面也展現了非常優越的應用前景。

由于單摻Tm³⁺晶體的上能級壽命較長，決定了激光器運轉的最佳重復頻率小于100Hz，難于實現高重頻的2μm大能量調Q激光輸出，使得單摻Tm³⁺激光器難以有效地運用在上面所提到的各項應用中。

發明內容

本發明的目的在于利用多個脈沖LD間歇抽運方式，諧振腔內采用兩塊或多塊激光介質串接，每個脈沖LD對單個激光介質進行抽運，通過控制激光介質工作的時間間隔，使激光器調Q運轉的重復頻率是單個激光介質工作頻率的兩倍或多倍，以此提高激光器運轉的重復頻率，獲得一種高重頻、高能量2μm調Q激光器。

本發明的脈沖LD間歇抽運單摻銩激光器，利用多個脈沖LD間歇抽運方式，諧振腔內采用兩塊或多塊鍵合單摻銩晶體，將其串聯，每個脈沖LD對單塊晶體進行抽運，通過控制激光介質工作的時間間隔及Q開關的工作時間，在每個激光介質工作結束前的0.1微秒內控制Q開關打開，從而使激光器調Q運轉的重復頻率達到單塊晶體工作頻率的兩倍或多倍，獲得高重復頻率、大能量輸出的單摻銩激光器。

所述的脈沖LD間歇抽運單摻銩2μm高重頻激光器，其特征在于采用單端鍵合摻銩晶體，晶體長度范圍3-180mm，摻雜濃度范圍0.1％-8％。

所述的脈沖LD間歇抽運單摻銩2μm高重頻激光器，其特征在于采用單端鍵合摻銩晶體，如圖中a、b部分，Tm：YAG晶體尺寸為Ф3×(5mm+10mm)，其中5mm為晶體鍵合冒長度，10mm為晶體摻雜部分長度，摻雜濃度為3％。