[發(fā)明專利]一種1064nm腔內(nèi)泵浦2.3μm摻銩固體激光器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011557738.X
• 申請(qǐng)日: 2020-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN112688146A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈德元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中紅外激光研究院（江蘇）有限公司
• 主分類號(hào): H01S3/042
• 分類號(hào): H01S3/042;H01S3/094
• 代理公司: 北京華際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11676
• 代理人: 馮春回

本發(fā)明公開了一種1064nm腔內(nèi)泵浦2.3μm摻銩固體激光器，包括輸入鏡、1064nm激光介質(zhì)、中間鏡、摻銩固體激光介質(zhì)及輸出鏡。本發(fā)明利用1064nm激光介質(zhì)產(chǎn)生1064nm激光，基于上轉(zhuǎn)換泵浦機(jī)制泵浦諧振腔內(nèi)放置的摻銩固體激光介質(zhì)，產(chǎn)生2.3μm波段激光輸出。通過合理鍍膜，輸入鏡與輸出鏡組成1064nm激光諧振腔，而中間鏡與輸出鏡組成2.3μm激光諧振腔，形成了1064nm腔內(nèi)上轉(zhuǎn)換泵浦的結(jié)構(gòu)，充分利用了腔內(nèi)激光功率密度高且光束質(zhì)量好的特點(diǎn)，可提高摻銩固體激光介質(zhì)對(duì)于1064nm泵浦激光的吸收。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固體激光技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種1064nm腔內(nèi)泵浦2.3μm摻銩固體激光器。

背景技術(shù)

2.3μm波段對(duì)應(yīng)N₂O(2.28μm)、CO(2.36μm)、CH₄(2.37μm)等重要?dú)怏w的吸收峰。N₂O氣體是人類排放的首要消耗臭氧層物質(zhì)之一，能引起光化學(xué)煙霧，是主要的空氣污染物之一。N₂O還是一種溫室效應(yīng)氣體，與CO₂相比，雖然在大氣中含量很低，但其單分子增溫趨勢(shì)卻是CO₂的298倍。CH₄是天然氣的主要成份，是一種爆炸性氣體，國內(nèi)針對(duì)其泄漏探測(cè)主要采用常規(guī)的1.6μm半導(dǎo)體激光器。CH₄在2.3μm波段的吸收強(qiáng)度是1.6μm的3.5倍左右，因此泄漏探測(cè)時(shí)采用2.3μm激光將更容易探測(cè)且準(zhǔn)確度更高。CO則是一種對(duì)血液與神經(jīng)系統(tǒng)毒性很強(qiáng)的氣體污染物，而2.3μm激光可以用于靈敏、快速、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境空氣中的痕量CO氣體。

根據(jù)摻銩激光介質(zhì)的發(fā)射光譜，其³H₄→³H₅能級(jí)躍遷的中心波長在2.3μm波段。目前常規(guī)的方案是基于0.8μm波段激光泵浦摻銩激光介質(zhì)產(chǎn)生2.3μm激光。該方案泵浦時(shí)激光介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生較高的熱負(fù)荷，而且0.8μm激光泵浦下2.3μm激光躍遷與高增益1.9μm(³F₄→³H₆)躍遷存在著強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種1064nm腔內(nèi)泵浦2.3μm摻銩固體激光器，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種1064nm腔內(nèi)泵浦2.3μm摻銩固體激光器，所述激光器包括輸入鏡、1064nm激光介質(zhì)、中間鏡、摻銩固體激光介質(zhì)和輸出鏡，所述輸入鏡、中間鏡和輸出鏡位于同一軸線上，1064nm激光介質(zhì)位于輸入鏡和中間鏡之間，摻銩固體激光介質(zhì)位于中間鏡和輸出鏡之間。輸入鏡和輸出鏡組成1064nm激光諧振腔，激發(fā)光束通過輸入鏡進(jìn)入1064nm激光諧振腔內(nèi)，照射到1064nm激光介質(zhì)上，激發(fā)出的光子束在諧振腔的增幅下持續(xù)穿透并激發(fā)摻銩固體激光介質(zhì)。中間鏡和輸出鏡組成了2.3μm激光諧振腔，激發(fā)出的2.3μm波長光子束在2.3μm激光諧振腔的反復(fù)諧振下光子數(shù)以指數(shù)形式增長，多數(shù)光子在諧振腔內(nèi)繼續(xù)增幅，小部分光子從輸出鏡以激光形式射出。

利用1064nm上轉(zhuǎn)換泵浦摻銩介質(zhì)實(shí)現(xiàn)2.3微米激光輸出，其激光上能級(jí)粒子數(shù)布局涉及基態(tài)吸收與激發(fā)態(tài)吸收兩個(gè)過程，可以有效克服傳統(tǒng)0.8微米泵浦方案下3F4亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)的粒子數(shù)捕獲效應(yīng)，從而可以利用高摻雜摻銩介質(zhì)實(shí)現(xiàn)2.3微米激光輸出。