[發明專利]一種高重頻、單縱模、窄脈寬2.79um的激光泵浦源

在審

• 申請號: 201710959025.8
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107482425A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 邢廷倫;胡舒武;王禮;熊振東;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: H01S3/042
• 分類號: H01S3/042;H01S3/08;H01S3/094;H01S3/117;H01S3/16
• 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

1.一種高重頻、單縱模、窄脈寬2.79 um的激光泵浦源，其特征在于：包括種子注入雙標準具耦合腔激光器、光纖耦合輸出半導體激光器單元、聲光調Q單元和標準具溫度控制單元、其中：

種子注入雙標準具耦合腔激光器包括Cr,Er,Pr:GYSGG激光晶體構成的激光晶體棒，所述激光晶體棒放置在熱沉中，激光晶體棒前端前方位于激光晶體棒中心軸線延伸線上依次設置有聲光調Q晶體、輸出腔片，激光晶體棒后端后方位于激光晶體棒中心軸線延伸線上依次設置有45°合束鏡、標準具反射鏡，且45°合束鏡中心位于激光晶體棒中心軸線延伸線上，位于45°合束鏡中心左方并沿垂直于激光晶體棒中心軸線方向依次設有第一標準具、第二標準具，位于45°合束鏡中心右方并沿垂直于激光晶體棒中心軸線方向設有準直聚焦透鏡，該準直聚焦透鏡一端朝向45°合束鏡中心，由第一標準具反射鏡、45°合束鏡、激光晶體棒、聲光調Q晶體、輸出腔片構成主振蕩腔，由第二標準具反射鏡、第三標準具透射鏡、45°合束鏡、激光晶體棒、聲光調Q晶體、輸出腔片構成自種子注入腔；

標準具溫控單元包括熱沉及保溫層、陶瓷加熱片、溫度傳感器、智能溫控器及恒壓電源，其中第二標準具置于熱沉及保溫層中，陶瓷加熱片緊貼熱沉及保溫層一側，溫度傳感器緊貼熱沉及保溫層另一側，陶瓷加熱片和溫度傳感器分別與智能溫控儀連接，恒壓電源分別供電至陶瓷加熱片和智能溫控儀；

光纖耦合輸出半導體激光器單元包括半導體LD模塊、半導體激光電源及電源控制器、耦合光纖；半導體激光電源及電源控制器中，電源控制器與半導體激光電源連接，由電源控制器對半導體激光電源的參數進行設置和控制，半導體激光電源供電至半導體LD模塊，半導體LD模塊輸出端通過耦合光纖與準直聚焦透鏡另一端耦合連接；

聲光調Q單元包括種子注入雙標準具耦合腔激光器中的聲光調Q晶體、射頻調制器、驅動器、電源及散熱器，所述射頻調制器放置在散熱器上，所述聲光調Q晶體置于射頻調制器內，電源供電至驅動器，驅動器與射頻調制器連接，所述驅動器還與半導體激光電源及電源控制器中的信號發生器連接，由信號發生器產生同步脈沖信號對驅動器進行觸發，并由驅動器根據觸發信號驅動射頻調制器工作，由射頻調制器產生的聲波信號使聲光調Q晶體形成“衍射體光柵”，使得入射光發生一定角度的偏折，進而形成光開關；

光纖耦合輸出半導體激光器單元中，半導體LD模塊輸出激光通過耦合光纖耦合至準直聚焦透鏡，然后經45°合束鏡反射至激光晶體棒中心，實現對激光晶體棒的泵浦；

種子注入雙標準具耦合腔激光器中，主振蕩腔內部分激光經45°合束鏡反射進入到自種子注入腔內，在自種子注入腔內反復振蕩實現單縱模的選取。

2.雙標準具耦合腔分別是由第一標準具反射鏡、45°合束鏡、激光晶體棒、聲光調Q晶體、輸出腔片構成主振蕩腔和由第二標準具反射鏡、第三標準具透射鏡、45°合束鏡、激光晶體棒、聲光調Q晶體、輸出腔片構成的自種子注入腔；

根據權利要求1所述的一種高重頻、單縱模、窄脈寬2.79 um的激光泵浦源，其特征在于：構成激光晶體棒的Cr,Er,Pr:GYSGG激光晶體為長方體結構，Cr,Er,Pr:GYSGG激光晶體的前、后兩個端面分別鍍2.79 um和0.966 um的增透膜，Cr,Er,Pr:GYSGG激光晶體摻Cr3+濃度為2%，摻Er3+濃度為18%，摻Pr3+濃度為0.2%，以降低Cr,Er,Pr:GYSGG激光晶體能級壽命，同時提高激光器重復頻率；整個激光晶體棒用導熱良好的雙層銦紙包裹放置在熱沉中，熱沉采用導熱良好的紫銅材質，采用水管與冷水機鏈接，實現激光晶體棒10℃的恒定溫度控制。

3.根據權利要求1所述的一種高重頻、單縱模、窄脈寬2.79 um的激光泵浦源，其特征在于：采用光纖耦合輸出半導體激光器單元作為半導體激光泵浦源，光纖耦合輸出半導體激光器單元中，半導體激光電源的工作頻率為1～1 kHz，且可任意調節，脈寬在50～1000 μs且可任意調節，電流在0～10 A，且可調，電壓占空比小于50%；

整個光纖耦合輸出半導體激光器波長為0.966um，QCW模式，峰值功率大于150W，半導體激光器通過直徑為200～600um的耦合光纖，將激光傳導至準直聚焦透鏡，準直聚焦透鏡對半導體激光進行準直后聚焦入射到激光晶體棒端面，準直聚焦透鏡放大比為1:1.2～1:1.4。