CN103326228A - 正交偏振补偿的2微米固体激光器 - Google Patents
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Abstract
正交偏振补偿的2微米固体激光器，属于2μm波段激光器技术领域。本发明为解决现有2μm固体激光器中多个晶体共腔放置时，由于各向异性晶体不同晶轴方向上的热导率不同，造成的光斑畸变恶化输出激光束质量的问题。它的两束泵浦光分别经第三2μm全反镜和第一2μm全反镜入射至第一2μm激光晶体，另外两束泵浦光中分别经第一2μm全反镜和2μm半波片及第二2μm全反镜入射至第二2μm激光晶体，第一2μm激光晶体和第二2μm激光晶体产生的2μm波段的激光均经第二2μm全反镜全反射后入射至2μm输出耦合镜，2μm输出耦合镜输出2μm线偏振激光。本发明用于产生2微米波段的激光。
Description
技术领域
本发明涉及正交偏振补偿的2微米固体激光器，属于2μm波段激光器技术领域。
背景技术
2μm波段的激光应用广泛，涉及环境监测、红外遥感、医疗及光通信等方面，尤其是可以经非线性转换实现中红外，即3～5μm波段以及远红外，即8～12μm波段的激光输出。使用各向异性晶体作为激光工作物质，可避免产生热致退偏损耗，有利于2μm激光器的高功率稳定运行。
目前，高功率的2μm固体激光器大多使用数个相同晶体在同一谐振腔内串接的结构，以实现大功率泵浦功率注入，从而获得高功率的2μm激光输出。但是，由于各向异性晶体在不同晶轴方向上的热导率不同，多个晶体共腔放置时，热分布差异引起的光斑畸变会在某一方向上被放大，导致激光光斑由标准的圆形变为椭圆形。这降低了2μm固体激光器输出激光束的传输性能，恶化了光束质量，不利于实际应用。
发明内容
本发明是为了解决现有2μm固体激光器中多个晶体共腔放置时，由于各向异性晶体不同晶轴方向上的热导率不同，造成的光斑畸变恶化输出激光束质量的问题，提供了一种正交偏振补偿的2微米固体激光器。
本发明所述正交偏振补偿的2微米固体激光器，它包括第一2μm全反镜、第二2μm全反镜、第三2μm全反镜、第一2μm激光晶体、第二2μm激光晶体、镀介质膜的2μm半波片和2μm输出耦合镜，
第一2μm全反镜和第二2μm全反镜均为45°全反镜，第三2μm全反镜为0°全反镜，第一2μm激光晶体和第二2μm激光晶体以偏振态正交的方式放置，
第一束泵浦光A经第三2μm全反镜入射至第一2μm激光晶体，第二束泵浦光B经第一2μm全反镜入射至第一2μm激光晶体，第一束泵浦光A和第二束泵浦光B经第一2μm激光晶体吸收后产生2μm波段的激光，
第三束泵浦光C依次经第一2μm全反镜和镀介质膜的2μm半波片入射至第二2μm激光晶体，第四束泵浦光D经第二2μm全反镜入射至第二2μm激光晶体，第三束泵浦光C和第四束泵浦光D经第二2μm激光晶体吸收后产生2μm波段的激光，
第二束泵浦光B和第三束泵浦光C分别以45°入射至第一2μm全反镜，并且第二束泵浦光B和第三束泵浦光C的光束方向相垂直，
第一2μm激光晶体产生的2μm波段激光经第一2μm全反镜反射后入射至镀介质膜的2μm半波片，经镀介质膜的2μm半波片转换和匹配后的激光束入射至第二2μm激光晶体，第二2μm激光晶体产生的2μm波段的激光经第二2μm全反镜全反射后入射至2μm输出耦合镜，2μm输出耦合镜输出2μm线偏振激光。
第一2μm激光晶体和第二2μm激光晶体均为Ho:YVO4晶体，该Ho:YVO4晶体的长度为60mm，Ho3+掺杂浓度为0.8at.％。
所述泵浦光的波长为1938nm。
所述2μm输出耦合镜的曲率半径为150mm。
本发明的优点：本发明选用各向异性激光晶体作为激光工作介质，它将两块激光晶体以偏振态正交的方式放置，用于补偿热致光斑畸变，改善谐振腔内的光束分布，从而实现高光束质量的2μm激光输出。
本发明所述固体激光器具有结构紧凑及稳定性好的优点。
附图说明
图1是本发明所述正交偏振补偿的2微米固体激光器的光路原理图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述正交偏振补偿的2微米固体激光器，它包括第一2μm全反镜1-1、第二2μm全反镜1-2、第三2μm全反镜1-3、第一2μm激光晶体2-1、第二2μm激光晶体2-2、镀介质膜的2μm半波片3和2μm输出耦合镜4，
第一2μm全反镜1-1和第二2μm全反镜1-2均为45°全反镜，第三2μm全反镜1-3为0°全反镜，第一2μm激光晶体2-1和第二2μm激光晶体2-2以偏振态正交的方式放置，
第一束泵浦光A经第三2μm全反镜1-3入射至第一2μm激光晶体2-1，第二束泵浦光B经第一2μm全反镜1-1入射至第一2μm激光晶体2-1，第一束泵浦光A和第二束泵浦光B经第一2μm激光晶体2-1吸收后产生2μm波段的激光，
第三束泵浦光C依次经第一2μm全反镜1-1和镀介质膜的2μm半波片3入射至第二2μm激光晶体2-2，第四束泵浦光D经第二2μm全反镜1-2入射至第二2μm激光晶体2-2，第三束泵浦光C和第四束泵浦光D经第二2μm激光晶体2-2吸收后产生2μm波段的激光，
第二束泵浦光B和第三束泵浦光C分别以45°入射至第一2μm全反镜1-1，并且第二束泵浦光B和第三束泵浦光C的光束方向相垂直，
第一2μm激光晶体2-1产生的2μm波段激光经第一2μm全反镜1-1反射后入射至镀介质膜的2μm半波片3，经镀介质膜的2μm半波片3转换和匹配后的激光束入射至第二2μm激光晶体2-2，第二2μm激光晶体2-2产生的2μm波段的激光经第二2μm全反镜1-2全反射后入射至2μm输出耦合镜4，2μm输出耦合镜4输出2μm线偏振激光。
本实施方式中，固体激光器的谐振腔结构为折叠腔，腔内折叠串联两块激光晶体，每个激光晶体都有两个泵浦源对其双末端泵浦。泵浦光分别从第三2μm全反镜1-3、第一2μm全反镜1-1和第二2μm全反镜1-2入射至激光晶体，泵浦光从第三2μm全反镜1-3和第一2μm全反镜1-1入射至第一2μm激光晶体2-1，第二2μm激光晶体2-2采用同样的泵浦方法。镀介质膜的2μm半波片3对激光器谐振腔内激光的偏振态进行转换和匹配，保证2μm输出耦合镜4输出的2μm激光为线偏振光。
具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，本实施方式所述第一2μm激光晶体2-1和第二2μm激光晶体2-2均为Ho:YVO4晶体，该Ho:YVO4晶体的长度为60mm，Ho3+掺杂浓度为0.8at.％。
具体实施方式三：本实施方式对实施方式一或二作进一步说明，本实施方式所述泵浦光的波长为1938nm。
本实施方式中选择的泵浦光的波长为1938nm，是由于Ho:YVO4晶体对1938nm波长的光的吸收较强。
具体实施方式四：本实施方式对实施方式一、二或三作进一步说明，本实施方式所述2μm输出耦合镜4的曲率半径为150mm。
2μm输出耦合镜4的曲率半径选择为150mm，它对2μm波段光的的透过率为30％。
采用上述参数，当向本发明所述激光器注入泵浦激光50W时，能够获得14.5W的稳定的2053nm激光输出，其光束质量因子M2值小于1.2。
Claims (4)
1.一种正交偏振补偿的2微米固体激光器，其特征在于，它包括第一2μm全反镜(1-1)、第二2μm全反镜(1-2)、第三2μm全反镜(1-3)、第一2μm激光晶体(2-1)、第二2μm激光晶体(2-2)、镀介质膜的2μm半波片(3)和2μm输出耦合镜(4)，
第一2μm全反镜(1-1)和第二2μm全反镜(1-2)均为45°全反镜，第三2μm全反镜(1-3)为0°全反镜，第一2μm激光晶体(2-1)和第二2μm激光晶体(2-2)以偏振态正交的方式放置，
第一束泵浦光A经第三2μm全反镜(1-3)入射至第一2μm激光晶体(2-1)，第二束泵浦光B经第一2μm全反镜(1-1)入射至第一2μm激光晶体(2-1)，第一束泵浦光A和第二束泵浦光B经第一2μm激光晶体(2-1)吸收后产生2μm波段的激光，
第三束泵浦光C依次经第一2μm全反镜(1-1)和镀介质膜的2μm半波片(3)入射至第二2μm激光晶体(2-2)，第四束泵浦光D经第二2μm全反镜(1-2)入射至第二2μm激光晶体(2-2)，第三束泵浦光C和第四束泵浦光D经第二2μm激光晶体(2-2)吸收后产生2μm波段的激光，
第二束泵浦光B和第三束泵浦光C分别以45°入射至第一2μm全反镜(1-1)，并且第二束泵浦光B和第三束泵浦光C的光束方向相垂直，
第一2μm激光晶体(2-1)产生的2μm波段激光经第一2μm全反镜(1-1)反射后入射至镀介质膜的2μm半波片(3)，经镀介质膜的2μm半波片(3)转换和匹配后的激光束入射至第二2μm激光晶体(2-2)，第二2μm激光晶体(2-2)产生的2μm波段的激光经第二2μm全反镜(1-2)全反射后入射至2μm输出耦合镜(4)，2μm输出耦合镜(4)输出2μm线偏振激光。
2.根据权利要求1所述的正交偏振补偿的2微米固体激光器，其特征在于，第一2μm激光晶体(2-1)和第二2μm激光晶体(2-2)均为Ho:YVO4晶体，该Ho:YVO4晶体的长度为60mm，Ho3+掺杂浓度为0.8at.％。
3.根据权利要求1或2所述的正交偏振补偿的2微米固体激光器，其特征在于，所述泵浦光的波长为1938nm。
4.根据权利要求3所述的正交偏振补偿的2微米固体激光器，其特征在于，所述2μm输出耦合镜(4)的曲率半径为150mm。
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Citations (3)
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| US6122307A (en) * | 1997-04-24 | 2000-09-19 | Shibuya Kogyo Co., Ltd. | Manufacturing method for solid state laser |
| CN101764348A (zh) * | 2010-01-07 | 2010-06-30 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 半导体泵浦紫外激光器 |
| CN102842842A (zh) * | 2012-09-25 | 2012-12-26 | 哈尔滨工业大学 | 高功率窄线宽的1.94μmTm:YLF激光器 |
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- 2013-05-21 CN CN201310189975.9A patent/CN103326228B/zh active Active
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