[實用新型]基于Er的大能量2940納米脈沖碟片激光器

有效

• 申請號: 202022886513.0
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN213753435U
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 李剛;劉銳;公發全;李想;賈勇;戴隆輝;雷希音;鄧淞文;金玉奇
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01S3/06
• 分類號: H01S3/06;H01S3/08;H01S3/042;H01S3/081;H01S3/094;H01S3/115;H01S3/117;H01S3/16
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 何麗英

本實用新型涉及碟片激光器技術領域，特別涉及到一種基于Er的大能量2940納米脈沖碟片激光器。包括沿著光路依次布設的泵浦源、準直勻化系統、多沖程泵浦腔及諧振腔，其中多沖程泵浦腔內設有碟片晶體、平凹非球面反射鏡及多組棱鏡組，平凹非球面反射鏡為具有中心孔的環形結構，平凹非球面反射鏡用于接收泵浦源發射的泵浦光且聚焦；碟片晶體設置于平凹非球面反射鏡的聚焦中心位置，用于泵浦光抽運及產生激光束；多組棱鏡組沿周向布設于碟片晶體的周圍，用于泵浦光的二次角度轉換且以平行光的形式再次入射至平凹非球面反射鏡上。本實用新型有效降低了晶體的熱透鏡效應，對于高量子虧損增益介質Er³⁺摻雜的晶體具有良好的散熱效果，可獲得更高功率的泵浦。

技術領域

本實用新型涉及碟片激光器技術領域，特別涉及到一種基于Er的大能量 2940納米脈沖碟片激光器。

背景技術

波長為2.94μm的激光處于近紅外波段，有極高的瞬間溫度，該波長激光位于水的3um吸收峰附近，由于2.94μm波段激光正好處在水的吸收峰 (3μm)附近，水分子對該波段有強烈地吸收作用。另外，由于生物細胞中70％以上均為水分，Er激光在生物細胞組織中的穿透深度很淺，因此2.94μm波段的激光還能避免損傷細胞中的其他分子鍵、也不和二氧化碳激光器產生的激光那樣具有很大的熱損傷，它對肌體的機械損傷、熱損傷都很小。因而 Er:YAG激光器正逐漸成為整形外科手術等醫用領域的重要研究方向和研究熱點。在醫學上是理想的手術刀，所以Er激光在生物和醫學等領域有著廣闊的前景；同時，2.94μm激光還可用作光參量振蕩器的抽運光源，獲得3-12μm 的可調諧中紅外激光。

目前，由于Er³⁺激光器的泵浦源一般采用970nm附近波長進行泵浦，其量子虧損達到67％，以熱量形式浪費掉。通常采用棒狀Er；YAG作為增益介質，利用波長為970nm附近的二極管激光器作為泵浦源，實現調Q激光脈沖。但是由于Er:YAG在工作中產生的熱量極大，無法實現高重復頻率工作，通常只有幾Hz到幾十Hz，遠遠滿足不了目前的醫療和工業需求。同時由于其在高功率下具有嚴重的熱透鏡效應，使得其在高泵浦下產生的激光光束質量比較差，難以進行精密加工、精密醫療等領域。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型的目的在于提供一種基于Er的大能量2940 納米脈沖碟片激光器，以減小Er泵浦棒狀增益介質帶來的熱透鏡問題，使得其可以獲得更高能量的脈沖激光輸出。

為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種基于Er的大能量2940納米脈沖碟片激光器，包括沿著光路依次布設的泵浦源、準直勻化系統、多沖程泵浦腔及諧振腔，其中多沖程泵浦腔內設有碟片晶體、平凹非球面反射鏡及多組棱鏡組，所述平凹非球面反射鏡為具有中心通孔的環形結構，所述平凹非球面反射鏡用于接收泵浦源發射的泵浦光并且進行聚焦；所述碟片晶體設置于平凹非球面反射鏡的聚焦中心位置，用于泵浦光抽運及產生激光束；多組棱鏡組沿周向布設于碟片晶體的周圍，用于泵浦光的二次角度轉換并且以平行光的形式再次入射至所述平凹非球面反射鏡上。

所述碟片晶體的背面設有熱沉。

所述碟片晶體的前側鍍有增透膜，后側鍍有反射膜，所述增透膜用于提高泵浦光的透過率，所述反射膜用于提高剩余泵浦光的反射率。

所述碟片晶體的厚度為50-200um。

每組所述棱鏡組均包括兩個棱鏡，兩個棱鏡相對于水平面對稱設置，并且兩個棱鏡相互垂直。

所述棱鏡組的數量至少為五組。

所述準直勻化系統包括沿光路依次設置的勻化棒和準直透鏡。

所述諧振腔內設有調Q開關、F-P標準具、反射鏡及輸出耦合鏡，其中調 Q開關、F-P標準具及反射鏡沿光路依次設置，所述輸出耦合鏡設置于諧振腔的激光輸出口位置處，用于激光的脈沖輸出。