[發明專利]一種瓦級連續單頻全固態激光器

在審

• 申請號: 202210092844.8
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN114421272A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 蘇靜;徐敏志;盧華東;彭堃墀
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08;H01S3/081;H01S3/10
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 王月松

本發明公開了一種瓦級連續單頻全固態激光器，屬于激光技術領域，瓦級連續單頻全固態激光器包括：第一腔鏡、第二腔鏡、第三腔鏡、第四腔鏡、增益晶體、光學單向器、布氏片和非線性晶體；布氏片設置在第三腔鏡和非線性晶體之間的光路上，布氏片與第三出射光的夾角為34.6°，用于保證線偏振激光振蕩；非線性晶體設置在布氏片與第四腔鏡之間的光路上，非線性晶體用于抑制多模振蕩以及跳模。本發明通過布氏片以損耗偏振方向垂直于入射面的振蕩光，緩解了高功率泵浦時的熱致退偏現象，實現了較高偏振度的激光輸出，通過非線性晶體引入非線性損耗的同時，實現了高質量和高穩定性的雙波長激光輸出。

本申請是名為《一種瓦級連續單頻全固態激光器》的專利申請的分案申請，原申請的申請日為2020年09月01日，申請號為202010902188.4。

技術領域

本發明涉及激光技術領域，特別是涉及一種瓦級連續單頻全固態激光器。

背景技術

全固態連續單頻1319nm激光器由于其在高輸出功率的條件下仍具有低噪聲、窄線寬、高光束質量和高穩定性等優點而被廣泛應用于相干通信、激光雷達和激光醫學等多個領域。隨著科學技術的日益革新，人們對連續單頻1319nm激光器的輸出功率提出了要求，尤其是在光纖通訊中，輸出高功率的信號源可以用于更遠的信號傳遞。

連續單頻1319nm激光器的一種實現方式是通過整塊Nd:YAG晶體制成的非平面環形腔制備高質量的連續單頻1319nm激光源，通過對Nd:YAG晶體施加一定方向的磁場并結合反射面全反射角的設計可以在增益晶體內實現單向環形運轉，在輸出面鍍有偏振膜實現線偏振蕩。受限于腔長、光路無法調節等因素，整塊Nd:YAG非平面環形腔輸出功率限制于瓦級以下。

高功率連續單頻1319nm激光的實現是將整塊Nd:YAG非平面環形腔作為種子源通過多級激光放大器，增加激光放大器的級數實現高功率激光輸出。放大器的輸出光束受增益晶體熱效應的逐級累積出現退化，限制了高功率高光束質量激光的實現。放大器的輸出功率的提升依賴于種子光功率的飽和程度，種子光功率限制了放大器功率的進一步提升。

目前，現有報道中采用單塊Nd:YAG的環形諧振腔，由于晶體對泵浦的吸收效率低且泵浦功率低，設計的腔長不能在高功率泵浦下運轉，腔內插入標準具進行選模，受溫度影響較大，不能長期穩定的單頻運轉。對于高功率端面泵浦的單塊Nd:YAG環形諧振腔來說，增益晶體在嚴重的熱應力下產生熱致雙折射效應，繼而引發熱致退偏，嚴重的熱致退偏會加大激光器損耗，降低輸出激光的光束質量，引發多模激光振蕩。因此，現有的激光器不能在保證高質量輸出的同時，保證高輸出功率，無法滿足市場需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種瓦級連續單頻全固態激光器，以在實現高質量輸出的同時，提高輸出功率，從而滿足市場需求。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種瓦級連續單頻全固態激光器，包括：第一腔鏡、第二腔鏡、第三腔鏡、第四腔鏡、增益晶體、光學單向器、布氏片和非線性晶體；

所述第一腔鏡、所述第二腔鏡、所述第三腔鏡和所述第四腔鏡的偏向角均小于90°；所述偏向角為對應腔鏡的入射光線和反射光線之間的夾角；

所述第一腔鏡用于將接收到的泵浦光透射至所述增益晶體，以及將接收到的所述第四腔鏡的出射光線反射出去，形成第一出射光；

所述增益晶體設置在所述第一腔鏡和所述光學單向器之間的光路上，所述增益晶體用于接收所述第一出射光和所述泵浦光，并對所述第一出射光進行增益，形成增益光；所述增益晶體為111切割方向的φ3mm×(5+22)mm的YAG/Nd:YAG復合晶體，摻雜部分的摻雜濃度為1.1at.％；

所述光學單向器設置在所述增益晶體和所述第二腔鏡之間的光路上，所述光學單向器用于使所述增益光單向傳輸；