[發明專利]側面泵浦板條波導DPAL激光器

有效

• 申請號: 201610136634.9
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105552698B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 譚榮清;黃偉;李志永
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: H01S3/0933
• 分類號: H01S3/0933;H01S3/05
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

一種側面泵浦板條波導DPAL激光器，包括LD泵浦模塊L、LD泵浦模塊R、光導管L、光導管R和一維波導諧振腔，其中LD泵浦模塊L和LD泵浦模塊R、光導管L和光導管R均相對于所述一維波導諧振腔對稱放置；以及LD泵浦模塊L與LD泵浦模塊R的各半導體激光器疊陣或線陣擺放于以各自方向的所述一維波導腔的泵浦窗口為中心的球面上，方向指向所述泵浦窗口。本發明的激光器采用雙邊側面泵浦模式，大大減小了高功率密度泵浦光與烷烴類混充氣體反應生成的碳粒污染激光輸出窗口片的可能性；簡化了光束整形過程，避免泵浦光分布不均問題；采用模塊化思想，適用于多種光泵氣體激光器。

技術領域

本發明涉及氣體激光器技術，更具體地涉及到一種側面泵浦板條波導DPAL(半導體泵浦堿金屬蒸氣激光器)激光器。

背景技術

DPAL激光器是一種增益介質為蒸氣狀態堿金屬的新型光泵浦氣體激光器，增益介質的溫度通常為100～200℃。DPAL的增益介質主要為蒸氣狀態的鉀、銣或銫，其能級結構如圖1所示。圖中，n是最外層電子所在電子層數，K、Rb、Cs對應的n分別為4、5、6。nS_1/2為基態能級，nP_1/2和nP_3/2為最外層電子自旋-軌道相互作用而劈裂產生的激發態能級。由基態至兩上能級的躍遷分別對應于D2和D1線。

DPAL激光器最早是在2003年，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的Krupke等人實現了堿金屬激光器D1線激光輸出。這種機制的堿金屬激光器采用對應D2線波長的泵浦源泵浦，具有95％以上的量子效率，且增益介質是氣體，熱透鏡效應不明顯。因此，DPAL激光器被認為是一種有望實現單口徑MW級激光輸出的新型激光器。其在高功率輸出方面的潛力也得到了國內外眾多高功率研發機構的關注。

2011年，通用原子公司的Zweiback等人使用替代光源研究了側面泵浦的堿金屬激光器，獲得了75％的斜率效率，實驗驗證了側面泵浦在DPAL功率放大方面的發展潛力。其方案的示意圖如圖2所示。該方案選用不銹鋼作為激光頭材質，激光頭側面分別留有尺寸為7cm×1cm的激光窗口和13cm×1cm的泵浦窗口。利用電加熱方式加熱堿金屬蒸氣室。使用翠綠寶石激光器作為泵浦光源，使用焦距為100mm和750mm兩面正交擺放的柱面透鏡構成的像散望遠鏡對翠綠寶石激光器進行光束整形，再經過1250mm焦距的透鏡聚焦進入蒸氣室，激光輸出窗口為避免反射損失采用布儒斯特窗設計。諧振腔由曲率半徑為1m的后腔鏡和20％反射率的耦合輸出鏡構成。

但是，上述方案還存在以下技術缺陷：

(1)圖2所示的方案，蒸氣室內僅有焦點位置處形成增益區域，激活體積小，未能對蒸氣室中堿金屬原子進行有效利用；

(2)蒸氣室與加熱裝置之間放置相對松散，不能進行有效的熱管理；

(3)整形光路長，元件多，系統復雜，不利于實現小型化；

(4)采用穩定腔設計，模式匹配差，不利于高光束質量輸出。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種側面泵浦板條波導DPAL激光器。

為了實現上述目的，本發明的側面泵浦板條波導DPAL激光器，包括LD泵浦模塊L、LD泵浦模塊R、光導管L、光導管R和一維波導諧振腔，其中：

所述一維波導諧振腔上設置有泵浦窗口L和泵浦窗口R；

所述LD泵浦模塊L和LD泵浦模塊R具有相同的結構，均由半導體激光器疊陣或半導體激光器陣列組成；

所述光導管L和光導管R具有相同的結構，且所述光導管L位于所述LD泵浦模塊L與所述一維波導諧振腔的泵浦窗口L之間，所述光導管R位于所述LD泵浦模塊R與所述一維波導諧振腔的泵浦窗口R之間；泵浦光由所述LD泵浦模塊L和LD泵浦模塊R發出，分別經過所述光導管L和光導管R匯聚勻化之后進入所述一維波導諧振腔；