CN104022432A - 线偏振可调谐2微米陶瓷单纵模激光发射器 - Google Patents
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Abstract
线偏振可调谐2微米陶瓷单纵模激光发射器，属于激光技术领域。本发明是为了解决现有单纵模激光器的输出功率和效率低的问题。它的LD泵浦光透过第一激光器耦合透镜、第二激光器耦合透镜和体光栅后，入射到Tm:YAG陶瓷晶体，经Tm:YAG陶瓷晶体透射的光入射至起偏器，起偏器输出的线偏振光经第一法布里珀罗标准具透射后输出单纵模激光，该单纵模激光再经第二法布里珀罗标准具进行角度调整后入射至输出耦合器，经输出耦合器输出2μm线偏振、可调谐、连续单纵模激光。本发明用于获得2微米陶瓷单纵模激光。
Description
技术领域
本发明涉及线偏振可调谐2微米陶瓷单纵模激光发射器，属于激光技术领域。
背景技术
单纵模激光器由于具有相干性好、线宽窄、频率稳定等特点，而广泛的应用于光学频标、精细光谱测量、相干通信、激光雷达等领域。由于2μm波段激光处于人眼安全波段和大气的弱吸收带，因此2μm波段的单纵模激光器在军事、医疗、科学研究等诸多领域显示出越来越广泛的应用前景。
目前，获得2μm单纵模激光输出的主要技术方案是以Tm\Ho掺杂单晶材料为激光工作介质，利用激光器谐振腔中不同纵模，损耗相同，但小信号增益系数不同的特点，采用短腔法、F-P标准具法、单向环形腔法、耦合腔法等方案实现2μm单纵模激光输出。Tm\Ho掺杂单晶材料生长周期长、掺杂浓度低，因而限制了2μm单纵模激光装置的效率。相比于单晶激光材料，陶瓷激光材料不仅具有与单晶相比拟的光学质量、物理化学性能和激光特性，同时还具有光学均匀性好、激光上能级寿命长、可掺杂浓度高、形状容易控制、可制备大尺寸块体等特点，能够有效的克服单晶激光材料的缺点。在获得2μm单纵模激光的技术方案中，短腔法结构简单、稳定性好、容易获得单纵模输出，但激光介质长度较短、增益有限，限制了激光器单纵模输出功率，并且无法实现较大范围的波长调谐；可获得调谐波长输出是耦合腔法的特点，但其单纵模输出功率偏低、机械容限极小，稳定性差；非平面环形腔能够获得高功率单纵模激光输出，但是其结构设计复杂；F-P标准具法结构设计相对简单，在获得较高功率单纵模激光输出的同时可保证波长的调谐范围，但当激光介质增益谱线较宽时，需要通过在谐振腔内插入多片F-P标准具实现激光单纵模输出，这将导致单纵模激光器输出功率和效率的降低。体布拉格光栅VBG是一种已被广泛应用的波长控制元件，以VBG替代激光器的一个腔镜可大大减少激光器输出激光波长，从而减少插入谐振腔内的F-P标准具数量，进而使单纵模激光器输出功率和效率得到提升。
发明内容
本发明目的是为了解决现有单纵模激光器的输出功率和效率低的问题，提供了一种线偏振可调谐2微米陶瓷单纵模激光发射器。
本发明所述线偏振可调谐2微米陶瓷单纵模激光发射器，它包括第一激光器耦合透镜、第二激光器耦合透镜、体光栅、Tm:YAG陶瓷晶体、起偏器、第一法布里珀罗标准具、第二法布里珀罗标准具和输出耦合器，
LD泵浦光透过第一激光器耦合透镜、第二激光器耦合透镜和体光栅后，入射到Tm:YAG陶瓷晶体，经Tm:YAG陶瓷晶体透射的光入射至起偏器，起偏器输出的线偏振光经第一法布里珀罗标准具透射后输出单纵模激光，该单纵模激光再经第二法布里珀罗标准具进行角度调整后入射至输出耦合器，经输出耦合器输出2μm线偏振、可调谐、连续单纵模激光。
所述LD泵浦光的激光波长为785nm。
体光栅的入射光表面侧镀LD泵浦光高透且振荡光高反的介质膜。
所述输出耦合器的入射光表面侧镀LD泵浦光高透且振荡光部分透射的介质膜；输出耦合器为平凹透镜，曲率半径为100mm，透过率为2％。
第一激光器耦合透镜和第二激光器耦合透镜的入射光表面侧镀LD泵浦光高透的介质膜。
Tm:YAG陶瓷晶体的入射光与出射光表面均镀LD泵浦光高透且振荡光高透的介质膜。
调整体光栅和第一法布里珀罗标准具的角度，使输出耦合器输出激光为单纵模；调整第二法布里珀罗标准具的角度，使输出耦合器输出激光为可调谐。
Tm:YAG陶瓷晶体的掺杂浓度为4％。
本发明的优点：本发明选用Tm:YAG陶瓷晶体作为激光工作介质，以体光栅VBG作为激光发射器的一个腔镜，通过在激光器谐振腔内插入法布里珀罗标准具实现2μm连续单纵模激光输出，从而提高2μm单纵模激光发射器的输出功率和效率。能够为精细光谱测量、激光雷达提供适合的光源。
本发明利用体布拉格光栅VBG可以实现波长选择的特点，将VBG应用于Tm:YAG陶瓷激光器，通过VBG和F-P标准具的共同作用限制Tm:YAG陶瓷激光器输出激光模式，并实现单纵模Tm:YAG陶瓷激光器的线偏振调谐激光输出，最终获得高功率、高效率2微米连续单纵模激光。
本发明所述激光发射器可做到全固态和小型化，实现单纵模、线偏振、可调谐的连续2微米激光输出。
附图说明
图1是本发明所述线偏振可调谐2微米陶瓷单纵模激光发射器的原理示意图。
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，本实施方式所述线偏振可调谐2微米陶瓷单纵模激光发射器，它包括第一激光器耦合透镜1、第二激光器耦合透镜2、体光栅3、Tm:YAG陶瓷晶体4、起偏器5、第一法布里珀罗标准具6、第二法布里珀罗标准具7和输出耦合器8，
LD泵浦光透过第一激光器耦合透镜1、第二激光器耦合透镜2和体光栅3后，入射到Tm:YAG陶瓷晶体4，经Tm:YAG陶瓷晶体4透射的光入射至起偏器5，起偏器5输出的线偏振光经第一法布里珀罗标准具6透射后输出单纵模激光，该单纵模激光再经第二法布里珀罗标准具7进行角度调整后入射至输出耦合器8，经输出耦合器8输出2μm线偏振、可调谐、连续单纵模激光。
本实施方式中，起偏器5能够保证激光发射器最终输出的激光为线偏振光。
具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述LD泵浦光的激光波长为785nm。
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，体光栅3的入射光表面侧镀LD泵浦光高透且振荡光高反的介质膜。
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，所述输出耦合器8的入射光表面侧镀LD泵浦光高透且振荡光部分透射的介质膜；输出耦合器8为平凹透镜，曲率半径为100mm，透过率为2％。
具体实施方式五：本实施方式对实施方式一、二、三或四作进一步说明，第一激光器耦合透镜1和第二激光器耦合透镜2的入射光表面侧镀LD泵浦光高透的介质膜。
具体实施方式六：本实施方式对实施方式一、二、三、四或五作进一步说明，Tm:YAG陶瓷晶体4的入射光与出射光表面均镀LD泵浦光高透且振荡光高透的介质膜。
具体实施方式七：本实施方式对实施方式一、二、三、四、五或六作进一步说明，调整体光栅3和第一法布里珀罗标准具6的角度，使输出耦合器8输出激光为单纵模；调整第二法布里珀罗标准具7的角度，使输出耦合器8输出激光为可调谐。
本实施方式中，体光栅3和第一法布里珀罗标准具6共同作用，通过调整体光栅3和第一法布里珀罗标准具6的角度限制Tm:YAG陶瓷激光器输出激光为单纵模。通过改变第二法布里珀罗标准具7的角度达到改变激光发射器谐振腔损耗的目的，从而实现Tm:YAG陶瓷激光器可调谐激光输出，最终获得Tm:YAG陶瓷激光器线偏振、可调谐、单纵模激光输出。2μm连续单纵模激光从输出耦合器8处输出。
具体实施方式八：本实施方式对实施方式一、二、三、四、五、六或七作进一步说明，Tm:YAG陶瓷晶体4的掺杂浓度为4％。
本发明可全部采用固态器件，LD泵浦光的耦合光纤芯径可选择为100微米，数值孔径为0.22。
采用本发明所述激光发射器结构，当LD泵浦光的功率为5W时，可获得最高功率为165mW的连续单纵模2微米激光输出，其输出激光光束质量因子为1.18。
Claims (8)
1.一种线偏振可调谐2微米陶瓷单纵模激光发射器，其特征在于，它包括第一激光器耦合透镜(1)、第二激光器耦合透镜(2)、体光栅(3)、Tm:YAG陶瓷晶体(4)、起偏器(5)、第一法布里珀罗标准具(6)、第二法布里珀罗标准具(7)和输出耦合器(8)，
LD泵浦光透过第一激光器耦合透镜(1)、第二激光器耦合透镜(2)和体光栅(3)后，入射到Tm:YAG陶瓷晶体(4)，经Tm:YAG陶瓷晶体(4)透射的光入射至起偏器(5)，起偏器(5)输出的线偏振光经第一法布里珀罗标准具(6)透射后输出单纵模激光，该单纵模激光再经第二法布里珀罗标准具(7)进行角度调整后入射至输出耦合器(8)，经输出耦合器(8)输出2μm线偏振、可调谐、连续单纵模激光。
2.根据权利要求1所述的线偏振可调谐2微米陶瓷单纵模激光发射器，其特征在于，所述LD泵浦光的激光波长为785nm。
3.根据权利要求1或2所述的线偏振可调谐2微米陶瓷单纵模激光发射器，其特征在于，
体光栅(3)的入射光表面侧镀LD泵浦光高透且振荡光高反的介质膜。
4.根据权利要求1或2所述的线偏振可调谐2微米陶瓷单纵模激光发射器，其特征在于，所述输出耦合器(8)的入射光表面侧镀LD泵浦光高透且振荡光部分透射的介质膜；输出耦合器(8)为平凹透镜，曲率半径为100mm，透过率为2％。
5.根据权利要求1或2所述的线偏振可调谐2微米陶瓷单纵模激光发射器，其特征在于，
第一激光器耦合透镜(1)和第二激光器耦合透镜(2)的入射光表面侧镀LD泵浦光高透的介质膜。
6.根据权利要求1或2所述的线偏振可调谐2微米陶瓷单纵模激光发射器，其特征在于，Tm:YAG陶瓷晶体(4)的入射光与出射光表面均镀LD泵浦光高透且振荡光高透的介质膜。
7.根据权利要求1或2所述的线偏振可调谐2微米陶瓷单纵模激光发射器，其特征在于，调整体光栅(3)和第一法布里珀罗标准具(6)的角度，使输出耦合器(8)输出激光为单纵模；调整第二法布里珀罗标准具(7)的角度，使输出耦合器(8)输出激光为可调谐。
8.根据权利要求1或2所述的线偏振可调谐2微米陶瓷单纵模激光发射器，其特征在于，Tm:YAG陶瓷晶体(4)的掺杂浓度为4％。
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN104022432A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104158084A (zh) * | 2014-09-10 | 2014-11-19 | 哈尔滨工业大学 | 基于F-P标准具的单掺Ho:YAG单纵模激光发射装置 |
| CN105470799A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-04-06 | 宁波中物激光与光电技术研究所 | 一种利用双f-p标准具调谐固体激光器输出波长的方法 |
| CN111313221A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-06-19 | 长春理工大学 | 一种直接产生双路相干光的激光器 |
-
2014
- 2014-06-25 CN CN201410293142.1A patent/CN104022432A/zh active Pending
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| YOULUN JU ET AL.: "Diode-end-pumped linear-polarized single-frequency Tm:YAG laser at room temperature", 《OPTICS COMMUNICATIONS》 * |
| 吴春婷: "单掺Tm3+激光器频率锁定技术的研究", 《国博士学位论文全文数据库》 * |
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