[發明專利]一種二極管側泵浦準連續輸出的中紅外激光器

在審

• 申請號: 202010099135.3
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111180988A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 許夏飛;任懷瑾;葉先林;魏星斌;陳曉琳;羅興旺;張雷;陳小明
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: H01S3/0933
• 分類號: H01S3/0933;H01S3/06;H01S3/16
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張明利

本發明公開一種二極管側泵浦準連續輸出的中紅外激光器，包括用于產生中紅外激光的二極管側泵浦激光增益模塊、用于構成光學諧振腔使中紅外激光形成激光振蕩輸出的諧振腔鏡，諧振腔鏡分別由鍍有2.7～3μm高反膜的諧振腔平面反射鏡與鍍有2.7～3μm部分反射膜的諧振腔凹面輸出鏡組成，所述二極管側泵浦激光增益模塊設置于光學諧振腔中形成中紅外激光振蕩，所述二極管側泵浦激光增益模塊包括二極管泵浦源和中紅外激光增益介質，所述二極管泵浦源環繞中紅外激光增益介質設置。本發明針對激光器側泵浦模塊設計了五邊四圈的泵浦結構，同時將中紅外激光增益參數設計與泵浦結構匹配，實現高效率高功率中紅外激光輸出。

技術領域

本發明屬于中紅外固體激光技術領域，具體地說涉及一種二極管側泵浦準連續輸出的中紅外激光器。

背景技術

輸出波長在3～5μm范圍內的中紅外固體激光器因其體積小、重量輕、輸出功率高等優勢，在激光醫療、激光光譜學、環境監測以及光電對抗等領域有著重要應用前景，一直以來是國內外研究熱點。

中紅外固體激光器根據泵浦源類型可分為閃光燈側泵浦和二極管側泵浦激光器。閃光燈泵浦源成本低廉、單脈沖能量高，在中紅外固體激光器中具有廣泛的應用。由于閃光燈輸出光譜寬，能被激活離子吸收利用的能量占比少，熱效應非常嚴重，因此通常獲得的中紅外激光輸出占空比不超過3％。二極管泵浦源體積小、且發射光譜窄，激活離子對泵浦光吸收效率高，逐漸成為中紅外固體激光器的主要泵浦源。然而，受限于半導體泵浦源輸出波長與中紅外激射波長的巨大差異，比如泵浦波長為976nm，中紅外激光波長為2.8μm，激光器的斯托克斯效率上限約為30％，這嚴重制約了光光轉換效率的進一步提高，且剩余的泵浦光能量以熱的形式積累在增益介質內，給增益介質造成損傷風險的同時，惡化輸出激光的光束質量，限制了中紅外激光輸出功率。

因此，現有技術有待于進一步改進和發展。

發明內容

針對現有技術的種種不足，現提出一種二極管側泵浦準連續輸出的中紅外激光器，以解決現有技術中存在的中紅外固體激光器中熱效應嚴重和光光轉換效率低的問題，實現高效率高功率中紅外激光輸出。

本發明提供如下技術方案：

一種二極管側泵浦準連續輸出的中紅外激光器，包括用于產生中紅外激光的二極管側泵浦激光增益模塊、用于構成光學諧振腔使中紅外激光形成激光振蕩輸出的諧振腔鏡，所述二極管側泵浦激光增益模塊設置于光學諧振腔中，所述二極管側泵浦激光增益模塊包括二極管泵浦源和中紅外激光增益介質，所述二極管泵浦源環繞中紅外激光增益介質設置。

進一步地，所述諧振腔鏡包括諧振腔平面反射鏡和諧振腔凹面輸出鏡，平面反射鏡和諧振腔凹面輸出鏡對應設置，諧振腔平面反射鏡面心與諧振腔凹面輸出鏡球心位于光軸上，兩者之間形成直線諧振腔，所述二極管側泵浦激光增益模塊設置于直線諧振腔中間位置。

進一步地，諧振腔平面反射鏡和諧振腔凹面輸出鏡緊貼二極管側泵浦激光增益模塊設置，諧振腔平面反射鏡和諧振腔凹面輸出鏡之間距離小于或等于100mm。

進一步地，所述諧振腔平面反射鏡鏡面鍍有2.7～3μm且反射率大于99.5％的高反膜，諧振腔凹面輸出鏡鏡面鍍有2.7～3μm且反射率大于或等于90％的部分反射膜。

進一步地，所述中紅外激光增益介質為均勻摻雜鉺離子的石榴石晶體或倍半氧化物晶體，鉺離子摻雜濃度大于或等于30％。

進一步地，中紅外激光增益介質整體為圓柱結構，直徑小于或等于3mm，長度小于或等于100mm。