CN102055130B - Ld泵浦透明陶瓷梯度材料组分调谐激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LD泵浦透明陶瓷梯度材料组分调谐激光器，，特别是一种LD泵浦Nd离子掺杂的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料组分调谐激光器采用YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料作为激光介质，利用LD作为泵浦源，通过材料在谐振腔内的移动实现，激光波长的调整。其原理是通过连续或准连续的改变Nd离子周围的晶格场，实现Nd离子荧光光谱的移动，进而实现激光的调谐。

Description

LD泵浦透明陶瓷梯度材料组分调谐激光器
技术领域
本发明涉及一种固态可调谐激光器，特别是一种LD泵浦Nd离子掺杂的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料组分调谐激光器，该可调谐激光器可以广泛应用于光通讯、医学、光雷达、遥感、红外高分辨率以及激光技术、基础科学等领域。
背景技术
可调谐激光在光谱学、医学、测量、通讯以及光电对抗等领域有着广泛的应用，传统上，可调谐激光器主要采用燃料激光及参量激光。近年来，由于新型固体激光介质的不断出现，采用二极管激光泵浦的全固态可调谐激光越来越受到重视，并在效率结构、稳定性能以及使用寿命等方面表现出独特的优势。
固体激光晶体的可调谐性能来源于掺杂离子的光学激活电子和基质晶体晶格之间的相互作用。对于可调谐固体激光其的研究一般集中于过渡金属的活性离子，如Cr3+和Ti4+，具有宽阔的调谐范围。对于稀土离子来说，它们的调谐范围会更窄一点。这些应用材料是以较宽的荧光光谱为特征的。目前应用最广泛的可调谐激光器是掺钛的蓝宝石晶体激光器，这种激光器的不足在于缺少波长能够匹配其吸收带宽的二极管激光器，因此不能实现直接泵浦的高效率结构。
本发明采用YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料作为激光介质，利用LD作为泵浦源，通过材料在谐振腔内的移动实现，激光波长的调整。其原理是通过连续或准连续的改变Nd离子周围的晶格场，实现Nd离子荧光光谱的移动，进而实现激光的调谐，这与目前可调谐激光器所采用的选择宽的荧光光谱的激光材料实现激光调谐的原理是不同的。选择透明陶瓷梯度材料作为激光介质是以前采用单晶材料作为介质的全固态可调谐激光器无法实现的。
发明内容
本发明的内容是提供一种LD泵浦Nd离子掺杂的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料组分调谐激光器，获得Nd离子“4F3/2→4I9/2”通道940nm新波段(如水蒸气吸收波长944.1nm)的激光输出，激光输出波长在0.932～0.946μm波段甚至更宽的范围内连续可调。
本发明的技术解决方案如下：
一种LD泵浦透明陶瓷梯度材料组分调谐激光器，其特征在于：采用稀土离子掺杂的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料作为激光介质，利用LD作为泵浦源，通过材料在谐振腔内的移动实现，激光波长的调整。由泵浦源、机械移动装置、透明陶瓷梯度材料、输出镜以及热沉组成。由透明陶瓷梯度材料和输出镜共同组成谐振腔，泵浦源为LD泵浦光源。
所述的透明陶瓷梯度材料的组分为Nd离子掺杂的YAG-YSAG或YAG-GGG，通过成型、烧结制备的具有较高透明性的梯度材料。
所述的激光器通过机械移动装置的运动带动Nd离子掺杂的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料在谐振腔内的移动，实现激光器的调谐。
我们发现，在Nd:YAG透明陶瓷材料的基础上通过掺杂其他离子，比如Gd、Ga、Sc离子可以实现Nd离子发光光谱的移动，移动的范围在0.932～0.946μm波段，这样就可以通过调整材料组成实现激光输出波长的调谐(组分调谐)。
这种材料通过陶瓷制备的方法可以制备成梯度材料，通过梯度材料在谐振腔中的缓慢且稳定的移动实现对激光波长调谐的目的。
Nd离子掺杂的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料作为激光介质可以实现在0.932～0.946μm波段的波长输出。
附图说明
图1为LD泵浦Nd离子掺杂的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料组分调谐激光器的结构示意图。
具体实施方式
先请参阅图1，图1为本发明LD泵浦Nd离子掺杂的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料组分调谐激光器的结构示意图。由图可见，本发明LD泵浦Nd离子掺杂的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料组分调谐激光器，由泵浦源(1)、机械移动装置(2)、透明陶瓷梯度材料(3)、输出镜(4)以及热沉(5)组成。所述的Nd离子掺杂的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料紧贴在所述的热沉(4)上，中间还有一铟箔连接，以保障导热良好。所述的透明陶瓷梯度材料(3)和输出镜(4)共同组成谐振腔，泵浦源为LD泵浦光源。激光束经过谐振腔放大后，通过输出镜4，射出激光器外。
通过梯度材料在谐振腔中的缓慢且稳定的移动实现对激光波长调谐的目的，调谐范围在0.932～0.946μm波段。
实施例1
所述的泵浦源采用InAsGa材质的LD激光器，所述的透明陶瓷梯度材料为YAG-YSAG透明陶瓷梯度材料，试验装置如图1所示图中(1)为泵浦源、(2)为机械移动装置、(3)为透明陶瓷梯度材料、(4)为输出镜以及(5)为热沉组成，在透明陶瓷梯度材料(3)输入面为808nm增透膜，940nm高反膜、1064nm增透膜(透过率大于30％)。对应的一面镀808nm、940nm、1064nm增透膜。输出镜(4)是对940nm透过率为9％、对1064nm透过率大于50％的平凹镜。腔长为30mm。热沉的循环水温度为5℃。
实施例2
所述的泵浦源采用InAsGa的LD激光器，所述的透明陶瓷梯度材料为YAG-GGG透明陶瓷梯度材料，试验装置如图1所示图中(1)为泵浦源、(2)为机械移动装置、(3)为透明陶瓷梯度材料、(4)为输出镜以及(5)为热沉组成，在透明陶瓷梯度材料(3)输入面为808nm增透膜，940nm高反膜、1064nm增透膜(透过率大于40％)。对应的一面镀808nm、940nm、1064nm增透膜。输出镜(4)是对940nm透过率为6％、对1064nm透过率大于50％的平凹镜。腔长为50mm。热沉的循环水温度为10℃。

Claims (3)

1.一种LD泵浦透明陶瓷梯度材料组分调谐激光器，其特征在于，采用稀土离子掺杂的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料作为激光介质，利用LD作为泵浦源，激光器由泵浦源(1)、机械移动装置(2)、透明陶瓷梯度材料(3)、输出镜(4)以及热沉(5)组成，由透明陶瓷梯度材料(3)和输出镜(4)共同组成谐振腔，在透明陶瓷梯度材料(3)输入面为808nm增透膜，940nm高反膜，1064nm增透膜。
2.按权利要求1所述的一种LD泵浦透明陶瓷梯度材料组分调谐激光器，其特征在于，所述的透明陶瓷梯度材料的组分为Nd离子掺杂的YAG-YSAG或YAG-GGG，通过成型、烧结制备的具有较高透明性的梯度材料。
3.按权利要求1所述的一种LD泵浦透明陶瓷梯度材料组分调谐激光器，其特征在于，所述的激光器通过机械移动装置(2)的运动带动Nd离子掺杂的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料在谐振腔内的移动，实现激光器的调谐。 
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