[發明專利]一種四端泵窄脈寬固體激光發生裝置

在審

• 申請號: 201711181132.9
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107968305A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 李林軍;段小明;楊玉強;楊曦凝;白云峰;謝文強;周龍
• 申請（專利權）人: 黑龍江工程學院
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/11;G02F1/01
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙)11427
• 代理人: 陳娟

技術領域

本發明涉及一種四端泵窄脈寬固體激光發生裝置，特別是一種皮米級極窄線寬固體激光發生裝置。

背景技術

紅外波段的激光應用廣泛，涉及軍事、紅外遙感、醫療及光通信等方面，尤其是可以在非線性轉換作用下實現中遠紅外的激光輸出。目前，單摻Tm激光器基本采用單末端泵浦方式，這降低了激光晶體對泵浦光吸收的均勻性，導致晶體內部熱分布的不平衡，給激光器的高功率運轉帶來不良影響，而且線寬較寬，對于大氣中傳輸衰減比較明顯，不能滿足軍事及民事的使用需求。

另外，現有的調節光路技術，都是手動調節，很難獲得理想脈寬的激光輸出，而且手動調節時僅能一次調節單一元器件，難以獲得理想脈寬的激光輸出。因此，長期的科研當中，光路調節不僅成為一種技術難題，也成為制約理論與實踐的最大障礙。

發明內容

本發明為了解決現有單末端泵浦的激光器輸出激光脈寬太寬，且調節不變的技術問題，提出了新的固體激光裝置脈寬壓縮調節方案。

本發明提供的一種四端泵窄脈寬固體激光發生裝置，包括：

第一光學系統，包括，第一激光發生裝置1、第一隔離裝置2、第一全反射鏡3、第一激光晶體6、第二全反射鏡7、第二隔離裝置8、第二激光發生裝置9、輸出鏡16；

其中，第一激光發生裝置1發射的抽運光束經第一隔離裝置2透射后入射至第一全反射鏡3，經第一全反射鏡3透射至第一激光晶體6，獲得震蕩光束，該震蕩光束經第二全反射鏡7反射回第一全反射鏡3，經第一全反射鏡3反射至第三全反射鏡11，經第三全反射鏡11反射后從輸出鏡16輸出；

第二激光發生裝置9發射的抽運光束經第二隔離裝置8透射后入射至第二全反射鏡7，經第二全反射鏡7透射至第一激光晶體6，獲得震蕩光束，該震蕩光束經第一全反射鏡3反射至第三全反射鏡11，經第三全反射鏡11反射后經輸出鏡16輸出；

第二光學系統，包括，第三激光發生裝置5、第三隔離裝置4、第一全反射鏡3、第二激光晶體10、第三全反射鏡11、第四隔離裝置12、第四激光發生裝置13、輸出鏡16；

其中，第三激光發生裝置5發射的抽運光束經第三隔離裝置4透射后入射至第一全反射鏡3，經第一全反射鏡3透射至第二激光晶體10，獲得震蕩光束，該震蕩光束入射至第三全反射鏡11，經第三全反射鏡11反射后經輸出鏡16輸出；

第四激光發生裝置13發射的抽運光束經第四隔離裝置12透射至第三全反射鏡11，經第三全反射鏡11透射至第二激光晶體10，獲得震蕩光束，該震蕩光束入射至第一全反射鏡3，經第一全反射鏡3反射至第二全反射鏡7后又反射回第一全反射鏡3，經第二激光晶體10透射后入射至第三全反射鏡11，經第三全反射鏡11反射后經輸出鏡16輸出；

第一脈寬壓縮裝置14，包括：

第一轉動調整臺，該第一轉動調整臺具有微米級步進電控系統；

石墨烯布拉格光柵，位于所述第一轉動調整臺上，處于光路中心，能夠在所述第一轉動調整臺的轉動下進行微米級角度調整；

第二脈寬壓縮裝置15，包括：

第二轉動調整臺，該第二轉動調整臺具有微米級步進電控系統；

F-P腔，位于所述第二轉動調整臺上，處于光路中心，能夠在所述第二轉動調整臺的轉動下進行微米級角度調整；

計算機控制系統17，所述輸出光束被所述示波器18接收后，將脈寬信號反饋至所述計算機控制系統17，所述計算機控制系統17預先存儲的模擬信息進行比較，并根據比較結果自動調整第一激光發生裝置1、第二激光發生裝置9、第三激光發生裝置5、第四激光發生裝置3、第一脈寬壓縮裝置14、第二脈寬壓縮裝置15的參數，直到所述輸出光的性能與所述預先存儲的模擬信息相吻合，從而獲得皮米線寬的激光輸出。

進一步的，所述計算機控制系統17分別單獨控制第一激光發生裝置1、第二激光發生裝置9、第三激光發生裝置5、第四激光發生裝置3的激光輸出功率，獲得穩定的激光輸出后，再根據所述預先存儲的模擬信息先調整第一脈寬壓縮裝置14進行脈寬壓縮，再調整第二脈寬壓縮裝置15進行脈寬壓縮。

進一步的，所述石墨烯布拉格光柵為光纖光柵結構，包括纖芯、包層、石墨烯層；所述石墨烯層厚度為0.1mm；所述F-P腔的厚度為0.15mm。

進一步的，所述第一激光晶體和第二激光晶體均為單摻Tm晶體，單摻Tm晶體的的摻Tm³⁺濃度為1.25at.％；摻Tm晶體的曲率半徑為-250mm，摻Tm晶體的長度80mm。