[發(fā)明專利]一種百瓦皮米級窄脈寬固體激光發(fā)生裝置

在審

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• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107749553A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 黑龍江工程學(xué)院
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/10;H01S3/105
• 代理公司: 北京科家知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11427
• 代理人: 陳娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固體激光發(fā)生裝置，特別涉及一種百瓦皮米級窄脈寬固體激光發(fā)生裝置。

背景技術(shù)

水分子對1.9微米波段激光具有很強的吸收，因此它可以作為醫(yī)用激光手術(shù)刀的光源，在激光醫(yī)療方面有著重要的應(yīng)用價值。單摻Tm晶體的在1.9μm波段具有較大的增益，適合作為產(chǎn)生1.9μm激光的增益介質(zhì)。單摻Tm固體激光器在運轉(zhuǎn)時會將大約25％泵浦功率轉(zhuǎn)化為廢熱，因此傳統(tǒng)的棒或塊狀晶體難以在高功率下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。板條Tm激光器散熱性好，可以獲得大功率的1.9μm波段激光，但是其輸出光斑為線條狀，光束質(zhì)量因子M2值通常在30以上，激光束亮度低，不方便科學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的實際應(yīng)用。目前，單摻Tm激光器基本采用單晶體的結(jié)構(gòu)，以達到體積小巧的目的。但是，單個激光晶體所能承受的泵浦光功率有限，限制了更高泵浦功率的注入，激光器無法達到較高的輸出功率水平。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(xiàn)有的調(diào)節(jié)光路技術(shù)，都是手動調(diào)節(jié)，很難獲得理想脈寬的激光輸出，而且手動調(diào)節(jié)時僅能一次調(diào)節(jié)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(dāng)中，光路調(diào)節(jié)不僅成為一種技術(shù)難題，也成為制約理論與實踐的最大障礙。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有單末端泵浦的激光器輸出激光脈寬太寬，且調(diào)節(jié)不變的技術(shù)問題，提出了新的固體激光裝置脈寬壓縮調(diào)節(jié)方案。

具體的，本發(fā)明涉及一種百瓦皮米級窄脈寬固體激光發(fā)生裝置，包括：

第一光學(xué)系統(tǒng)，包括，第一激光發(fā)生裝置1、第一全反射鏡5、

第一激光晶體9、第二全反射鏡6、第二激光發(fā)生裝置2、輸出鏡15；

其中，第一激光發(fā)生裝置1發(fā)射的抽運光束入射至第一全反射鏡5，經(jīng)第一全反射鏡5透射至第一激光晶體9，獲得震蕩光束，該震蕩光束經(jīng)第二全反射鏡6反射至第三全反射鏡7，經(jīng)第三全反射鏡7反射后從輸出鏡15輸出；

第二激光發(fā)生裝置2發(fā)射的抽運光束經(jīng)第二全反射鏡6透射后入射至第一激光晶體9，獲得震蕩光束，該震蕩光束經(jīng)第一全反射鏡5反射至體光柵8，經(jīng)體光柵8反射回第一全反射鏡5后反射至第二全反射鏡6，經(jīng)第二全反射鏡6反射至第三全反射鏡7，經(jīng)第三全反射鏡7反射后從輸出鏡15輸出；

第二光學(xué)系統(tǒng)，包括，第三激光發(fā)生裝置3、第二全反射鏡6、第二激光晶體10、第三全反射鏡7、第四激光發(fā)生裝置4、輸出鏡15；

其中，第三激光發(fā)生裝置3發(fā)射的抽運光束經(jīng)第二全反射鏡6透射后入射至第二激光晶體10，獲得震蕩光束，該震蕩光束入射至第三全反射鏡7，經(jīng)第三全反射鏡7反射后從輸出鏡15輸出；

第四激光發(fā)生裝置4發(fā)射的抽運光束經(jīng)第三全反射鏡7，經(jīng)第三全反射鏡7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二全反射鏡6，經(jīng)第二全反射鏡6反射至第一全反射鏡5后反射至體光柵8，經(jīng)體光柵8反射回第一全反射鏡5后反射至第二全反射鏡6，經(jīng)第二全反射鏡6反射至第三全反射鏡7，經(jīng)第三全反射鏡7反射后從輸出鏡15輸出；

第一脈寬壓縮裝置11，包括：

第一轉(zhuǎn)動調(diào)整臺，該第一轉(zhuǎn)動調(diào)整臺具有微米級步進電控系統(tǒng)；

色散棱鏡，位于所述第一轉(zhuǎn)動調(diào)整臺上，處于光路中心，能夠在所述第一轉(zhuǎn)動調(diào)整臺的轉(zhuǎn)動下進行微米級角度調(diào)整；

第二脈寬壓縮裝置12，包括：

第二轉(zhuǎn)動調(diào)整臺，該第二轉(zhuǎn)動調(diào)整臺具有微米級步進電控系統(tǒng)；

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

計算機控制系統(tǒng)13，所述輸出光束被所述示波器14接收后，將脈寬信號反饋至所述計算機控制系統(tǒng)13，所述計算機控制系統(tǒng)13預(yù)先存儲的模擬信息進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果自動調(diào)整第一脈寬壓縮裝置11、第二脈寬壓縮裝置12的轉(zhuǎn)動角度，直到所述輸出光的脈寬性能與所述預(yù)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(tǒng)13分別單獨控制第一脈寬壓縮裝置11、第二脈寬壓縮裝置12，根據(jù)所述預(yù)先存儲的模擬信息先調(diào)整第一脈寬壓縮裝置11進行脈寬壓縮，再調(diào)整第二脈寬壓縮裝置12進行脈寬壓縮。

進一步的，所述色散棱鏡為石英材料棱鏡，厚度為2.5cm；所述F-P腔的厚度為0.45mm。

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1.35at.％，摻Tm晶體的長度60mm。