[發明專利]一種高重頻窄線寬調Q鉺激光器

在審

• 申請號: 201611191602.5
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106654824A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 程庭清;王禮;邢廷倫;胡舒武;崔慶哲;魏蒙恩;吳先友;江海河
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/08;H01S3/0941;H01S3/10;H01S5/04;H01S5/10;H01S5/30
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及激光器領域，具體是一種高重頻窄線寬調Q鉺激光器。

背景技術

中紅外波段（2～2.6um，3～4um,4.5～5.5um）,近紫外、可見光和近紅外波段（0.3～1.3um，1.5～1.8um）是光波段的大氣窗口。鉺激光晶體（Er:YSGG）可產生波長為2.79um的中紅外波段的激光；雖然該波段不位于大氣窗口內，但利用高峰值功率的此激光泵浦非線性晶體（ZnGeP2，AgGaS2，AgGaSe2，GaSe等）進行倍頻、差頻、和頻、光學參量振蕩，可實現光學波長的拓展和調諧。特別高峰值功率鉺激光作為光學參量振蕩的泵浦源，易獲得3-5um以及8-14um的長波長激光。而后者激光在遠距離的激光雷達領域有著重要的應用。在機載、星載激光雷達應用中，高重復頻率有利于提高探測的分辨率、精度，高的峰值功率，高的單脈沖能量有利于提高非線性轉換的效率，也有利于提高激光雷達的探測距離。因此高重頻（kHz），高峰值功率（mJ級，ns級），窄線寬，高光學質量的2.79um的泵浦源有著極其重要的應用價值和戰略意義。

另外，水和羥基磷灰石對該波長激光的有效吸收。可將其用于眼角膜、牙齒和骨骼等軟、硬組織的精準切削或消融，納秒級的窄脈沖能減小激光對病灶周圍正常組織的熱損傷，是一種精準切削或消融的理想醫用激光源。

查閱相關文獻，未見高重頻（kHz），高峰值功率（mJ級，ns級），窄線寬，高光學質量的2.79um的激光器的報導。

發明內容本發明的目的是提供一種高重頻窄線寬調Q鉺激光器，以解決現有技術存在的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種高重頻窄線寬調Q鉺激光器，其特征在于：包括種子激光器、激光放大器和電控溫控單元，其中：

種子激光器包括兩端鍵合純YSGG晶體并摻雜Er3+的Er:YSGG激光晶體棒，該Er:YSGG激光晶體棒中心軸兩端即左、右端外沿光軸方向依次共光軸設有全反鏡片、準直聚焦鏡筒、光纖耦合半導體激光模塊，其中全反鏡片的全反射面分別朝向Er:YSGG激光晶體棒，左、右的全反鏡片、準直聚焦鏡筒、光纖耦合半導體激光模塊呈左、右對應對稱，位于Er:YSGG激光晶體棒右端外的全反鏡片反射光路上沿光路方向設有半反鏡，以半反鏡作為種子激光器的輸出鏡片，位于Er:YSGG激光晶體棒左端外的全反鏡片反射光路上沿光路方向依次設有起偏器、調Q晶體、VBG光柵，所述VBG光柵與輸出鏡片分別位于彼此的反射光路上，且輸出鏡片向VBG光柵的光路上依次設有1/2λ波片、法拉第光隔離器；光纖耦合半導體激光模塊產生的泵浦光入射至Er:YSGG激光晶體棒左、右端，Er:YSGG激光晶體棒經過兩端泵浦后產生激光光束從右端出射至全反鏡片，經右端的全反鏡片反射后再入射至輸出鏡片，部分激光光束透射過輸出鏡片并入射至激光放大器，其余激光光束經輸出鏡片反射后，再依次經過1/2λ波片、法拉第光隔離器入射至VBG光柵，并被VBG光柵反射后再依次經過調Q晶體、起偏器入射至左端的全反射鏡，最后經左端的全反射鏡反射至Er:YSGG激光晶體棒，形成環形的種子激光器結構；

激光放大器包括全反鏡、側泵浦的板條式Er：YSGG激光晶體、半導體激光巴條，板條式Er：YSGG激光晶體中心軸兩端即左、右端分別切割成相同角度的斜面，所述全反鏡位于輸出鏡片的透射光路上，板條式Er：YSGG激光晶體左端位于全反鏡的反射光路上，半導體激光巴條圍在板條式Er：YSGG激光晶體側面外，輸出鏡片透射過的激光光束經全反鏡反射后入射至板條式Er：YSGG激光晶體左端，同時板條式Er：YSGG激光晶體受半導體激光巴條泵浦后產生激光光束，泵浦產生的激光光束與左端入射的激光光束共同從板條式Er：YSGG激光晶體右端出射，實現放大輸出；

電控溫控單元包括光纖耦合半導體激光模塊驅動電源、調Q晶體驅動電源、半導體激光巴條驅動電源、溫控單元、控制單元，其中光纖耦合半導體激光模塊驅動電源分別供電至左、右端的光纖耦合半導體激光模塊，半導體激光巴條驅動電源供電至半導體激光巴條，調Q晶體驅動電源供電至調Q晶體，光纖耦合半導體激光模塊驅動電源、調Q晶體驅動電源、半導體激光巴條驅動電源分別接入控制單元，由控制單元控制各個驅動電源的供電，溫控單元亦接入控制單元由控制單元控制，且溫控單元分別對Er:YSGG激光晶體棒、光纖耦合半導體激光模塊、板條式Er：YSGG激光晶體、半導體激光巴條進行溫度控制。