CN104409957A - 一种窄线宽2μm激光器装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种窄线宽2μm激光器装置，包括1.9μm激光泵浦源、光学耦合系统、掺钬离子激光晶体、Q开关、第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜和反馈镜，所述的1.9μm激光泵浦源输出波长为1.9μm的激光经光学耦合系统整形后用于泵浦掺钬离子激光晶体，所述的掺钬离子激光晶体、第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜以及反馈镜共同构成有源的激光谐振腔，由于不需要专门的标准具或光栅用于线宽压窄，降低了激光器的腔内损耗，并提高了稳定性，本发明装置可实现高功率、高光束质量、窄线宽的2μm激光输出，具有结构简单、紧凑、稳定性好的优点，从而在军事、光谱学、遥感等领域具有广泛的应用前景。

Description

一种窄线宽2μm激光器装置

技术领域

本发明涉及全固态激光领域，特别涉及一种高效紧凑的窄线宽2μm激光器装置。

背景技术

处于大气窗口3—5μm波段内的中红外激光在军事、光谱学、遥感等领域有重要的应用，其中2μm激光通过非线性光学频率变换是得到中红外激光的主要途径之一。但在这种非线性光学频率变换中，对2μm激光的线宽有苛刻的要求，只有足够窄的线宽才能实现较高的转换效率。

目前，在2μm激光器中压窄激光线宽的两种主要方法是腔内插入标准具和采用布拉格光栅做腔镜，但是前者存在插入损耗较大的缺点，而后者存在受震动影响严重且价格昂贵的缺点。

发明内容

本发明的目的是针对目前2μm激光器中压窄激光线宽时存在的问题，从而提供一种能够实现高功率、高光束质量2μm激光输出的激光器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种窄线宽2μm激光器装置，包括1.9μm激光泵浦源、光学耦合系统、掺钬离子激光晶体、Q开关、第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜和反馈镜，所述的1.9μm激光泵浦源输出波长为1.9μm的激光经光学耦合系统整形后用于泵浦掺钬离子激光晶体，所述的掺钬离子激光晶体、第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜以及反馈镜共同构成有源的激光谐振腔。

所述的一种窄线宽2μm激光器装置，其1.9μm激光泵浦源输出的激光是连续输出或脉冲输出，1.9μm激光泵浦源输出的激光波长与掺钬离子激光晶体中钬离子的吸收波长相匹配。

所述的一种窄线宽2μm激光器装置，其1.9μm激光泵浦源为半导体激光器泵浦的掺铥离子固体激光器或掺铥离子光纤激光器。

所述的一种窄线宽2μm激光器装置，其光学耦合系统用于将1.9μm泵浦激光耦合进掺钬离子激光晶体中，与振荡激光实现良好的模式匹配。

所述的一种窄线宽2μm激光器装置，其Q开关为声光Q开关或电光Q开关。

所述的一种窄线宽2μm激光器装置，其反馈镜为平面镜，反馈镜和第三腔镜构成一片标准具，反馈镜与第三腔镜保持平行放置，作为输出耦合镜来实现压窄线宽并输出激光。

所述的一种窄线宽2μm激光器装置，其掺钬离子激光晶体为钬离子掺杂浓度为0.7%的Ho:YAG激光晶体的两个端面经光学抛光后镀上1.9-2.1μm的增透膜，其四个侧面做粗糙化处理后经铟箔包裹后用热沉固定。

本发明的有益效果是：由于不需要专门的标准具或光栅用于线宽压窄，降低了激光器的腔内损耗，并提高了稳定性；反馈镜可以和第三腔镜集成在一起，大大降低了激光器的调节难度；因此本发明装置可实现高功率、高光束质量、窄线宽的2μm激光输出，具有结构简单、紧凑、稳定性好的优点，从而在军事、光谱学、遥感等领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例二的结构示意图。

各附图标记为：1—1.9μm激光泵浦源，2—光学耦合系统，3—掺钬离子激光晶体，4—Q开关，5-01—第一腔镜，5-02—第二腔镜，5-03—第三腔镜，6—反馈镜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明公开了一种窄线宽2μm激光器装置，包括1.9μm激光泵浦源1、光学耦合系统2、掺钬离子激光晶体3、Q开关4、第一腔镜5-01、第二腔镜5-02、第三腔镜5-03和反馈镜6，所述的1.9μm激光泵浦源1输出波长为1.9μm的激光经光学耦合系统2整形后用于泵浦掺钬离子激光晶体3，所述的掺钬离子激光晶体3、第一腔镜5-01、第二腔镜5-02、第三腔镜5-03以及反馈镜6共同构成有源的激光谐振腔，所述的1.9μm激光泵浦源1输出的激光是连续输出或脉冲输出，1.9μm激光泵浦源1输出的激光波长与掺钬离子激光晶体3中钬离子的吸收波长相匹配，所述的光学耦合系统2为将1.9μm激光泵浦源输出的激光整形后注入掺钬离子激光晶体3中的光学透镜组，由焦距分别为25mm和45mm的两片平凸透镜组成，所述的掺钬离子激光晶体3为掺钬钇铝石榴石（简称Ho:YAG）或掺钬氟化钇锂（简称Ho:YLF），所述的Q开关4为声光Q开关或电光Q开关，用于调制激光器来实现脉冲激光输出，所述的反馈镜6为平面镜，反馈镜6和第三腔镜5-03构成一片标准具，反馈镜6与第三腔镜5-03保持平行放置，作为输出耦合镜来实现压窄线宽并输出激光。

实施例一

参考图1，本实施例的1.9μm激光泵浦源1采用掺铥离子的光纤激光器，最大输出功率50W，光纤数值孔径0.22、芯径200μm，经光学耦合系统2整形后的1.9μm泵浦光束腰处光斑直径为360μm，且该束腰位于激光晶体中间，掺钬离子激光晶体3为钬离子掺杂浓度为0.7%的Ho:YAG激光晶体，尺寸为3mm×3mm×50mm，尺寸为3mm×3mm的两个端面经光学抛光后镀上1.9-2.1μm的增透膜，其四个侧面做粗糙化处理后经铟箔包裹后用热沉固定，以传导冷却的方式带走晶体中产生的热量，Q开关4采用古奇的声光Q开关，其声孔大小为6mm，中心频率41MHz，射频功率为50W，衍射效率>85%（针对2.1μm）。

第一腔镜5-01为平凹镜，其曲率半径为R=300mm，镀有对0度入射2.1μm激光高反膜，第二腔镜5-02与第三腔镜5-03均为平面镜，前者镀有对45度入射的1.9μm激光增透与2.1μm激光高反膜，后者镀有对0度入射的1.9μm激光高反与2.1μm激光部分透射膜（反射率R=40%），反馈镜6为平面镜，其表面镀有对0度入射的2.1μm激光部分透射膜（反射率R=50%），并且反馈镜6与第三腔镜5-03保持平行放置。

实施例二

参见图2，本实施例是在实施例一的基础上改进的，与实施例一的不同之处主要为：1.9μm激光泵浦源1采用掺铥离子的固体激光器，采用了两块掺钬离子激光晶体3，其尺寸为3mm×3mm×30mm，掺钬离子浓度为1%，第三腔镜5-03对2.1μm激光反射率R=50%，反馈镜6对2.1μm激光反射率R=55%。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种窄线宽2μm激光器装置，包括1.9μm激光泵浦源（1）、光学耦合系统（2）、掺钬离子激光晶体（3）、Q开关（4）、第一腔镜（5-01）、第二腔镜（5-02）、第三腔镜（5-03）和反馈镜（6），其特征在于：所述的1.9μm激光泵浦源（1）输出波长为1.9μm的激光经光学耦合系统（2）整形后用于泵浦掺钬离子激光晶体（3），所述的掺钬离子激光晶体（3）、第一腔镜（5-01）、第二腔镜（5-02）、第三腔镜（5-03）以及反馈镜（6）共同构成有源的激光谐振腔。

2.根据权利要求1所述的一种窄线宽2μm激光器装置，其特征在于，所述的1.9μm激光泵浦源（1）输出的激光是连续输出或脉冲输出，1.9μm激光泵浦源（1）输出的激光波长与掺钬离子激光晶体（3）中钬离子的吸收波长相匹配。

3.根据权利要求2所述的一种窄线宽2μm激光器装置，其特征在于，所述的1.9μm激光泵浦源（1）为半导体激光器泵浦的掺铥离子固体激光器或掺铥离子光纤激光器。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种窄线宽2μm激光器装置，其特征在于，所述的光学耦合系统（2）用于将1.9μm泵浦激光耦合进掺钬离子激光晶体（3）中，与振荡激光实现良好的模式匹配。

5.根据权利要求4任意一项所述的一种窄线宽2μm激光器装置，其特征在于，所述的Q开关（4）为声光Q开关或电光Q开关。

6.根据权利要求5所述的一种窄线宽2μm激光器装置，其特征在于，所述的反馈镜（6）为平面镜，反馈镜（6）和第三腔镜（5-03）构成一片标准具，反馈镜（6）与第三腔镜（5-03）保持平行放置，作为输出耦合镜来实现压窄线宽并输出激光。

7. 根据权利要求6所述的一种窄线宽2μm激光器装置，其特征在于，所述的掺钬离子激光晶体（3）的两个端面经光学抛光后镀上1.9-2.1μm的增透膜，其四个侧面做粗糙化处理后经铟箔包裹后用热沉固定。