CN107306006A - 一种同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm:YLF激光器 - Google Patents

一种同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm:YLF激光器 Download PDF

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Abstract

同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm：YLF激光器涉及一种固体激光器。它解决了现有的1.91μm Tm：YLF激光器难以实现的高功率激光输出的问题。该激光器采用45°偏振分光器将泵浦光分成π、σ两束相互垂直的偏振光，其中一束σ偏振光经聚焦透镜入射至Tm：YLF激光晶体的前端面，另一束π偏振光经激光偏振转换器转换成同向偏振的σ偏振光后再通过聚焦透镜入射至Tm：YLF激光晶体的后端面，从而实现对Tm：YLF激光晶体的同向偏振双端抽运，抽运光经1.91μm激光耦合镜耦合输出。本发明适用于提供高输出功率、高光束质量的1.91μm Tm：YLF的激光。

Description

一种同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm:YLF激光器
技术领域 本发明属于固体激光技术领域，涉及一种双端抽运激光器，尤其是涉及一种同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm：YLF激光器。
背景技术 2um固体激光器处于人眼安全波段，又是产生3-5μm、8-12μm中红外激光的基础，近-中红外可调谐激光是光电对抗、激光雷达等领域的理想干扰源，受到许多激光器件研究者的关注。2um波长的激光在激光测距、激光遥感、激光成像、激光医学、科学仪器、材料处理、光学信号处理等领域已显示出越来越广泛的应用前景。Tm：YLF(掺铥氟化钇锂)激光器是一种重要的中红外激光光源，Tm：YLF激光器体积小，重量轻、供电简单、结构紧凑、和便于携带、便于维护和操作等优点。低温条件下工作的Tm固体激光器是获得2μm波段大功率激光输出的有效途径之一。Tm：YLF激光器发射1.91μm波长的中红外激光正好位于Ho(钬)激光材料的吸收峰，因而被广泛用作Ho激光器泵源以产生2um人眼安全激光。
国内外学者对于Tm：YLF激光器抽运技术进行了大量的理论和实验研究，其激光器的主要的抽运方式有：单端抽运、单LD双端抽运及双LD双端抽运，这些抽运技术都没有采用同向偏振技术，也都没有有效的解决激光Tm:YLF激光晶体热效应。由于Tm：YLF激光晶体的偏振吸收特性，不能使有效的偏振抽运光转化为激光辐射，还有相当一部分抽运光在Tm:YLF激光晶体内转化成废热，从而影响激光输出特性。为此，采用同向偏振双端抽运技术对Tm：YLF激光晶体注入有效的偏振光且有效地增强了抽运光的均匀性，使Tm：YLF激光晶体充分吸收有效的偏振光产生较少的热效应，有效的降低Tm：YLF激光晶体的热效应，提高了抽运效率及激光输出特性。
发明内容 本发明是为了解决现有1.9 1μm Tm：YLF激光器抗光损伤阈值低，热效应难管理的问题，从而提出一种获取高输出功率、高光束质量的1.91μm Tm：YLF激光器。
本发明的同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm：YLF激光器，它包括激光二极管抽运源、一号平凸透镜、二号平凸透镜、三号平凸透镜、45°偏振分光器、激光全反镜、Tm：YLF激光 晶体、一号抽运光全反镜、二号抽运光全反镜、三号抽运光全反镜、激光偏振转换器、45°激光全反镜、1.91μm激光输出耦合镜。
系统入射的激光二极管抽运光经一号平凸透镜聚焦透射至45°偏振分光器，抽运光被45°偏振分光器分成π、σ两束相互垂直的偏振光，σ偏振光经二号平凸透镜聚焦透射至激光全反镜，σ偏振光经激光全反镜透射入射至Tm：YLF激光晶体的前端面，π偏振光经一号抽运光全反镜反射至激光偏振转换器，π偏振光经激光偏振转换器转变为σ偏振光，所述σ偏振光经二号抽运光全反镜反射至三号抽运光全反镜，经三号抽运光全反镜反射至三号平凸透镜，经三号平凸透镜透射至45°激光全反镜，经45°激光全反镜透射入射至Tm：YLF激光晶体的后端面，Tm：YLF激光晶体吸收同向偏振抽运光产生1.91μm激光辐射，经所述1.91μm激光输出耦合镜耦合输出。
本发明采用同向偏振双端抽运的装置结构，对Tm：YLF激光晶体注入有效的偏振光且有效地增强了抽运光的均匀性，使Tm：YLF激光晶体充分吸收有效的偏振光产生较少的热效应，降低Tm:YLF激光晶体热效应，使Tm：YLF激光器获得1.91μm高输出功率、高光束质量的激光输出。
附图说明 图1是本发明的一种同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm:YLF激光器装置示意图。
具体实施方式 结合图1说明本具体实施方式。本发明的同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm:YLF激光器，它包括激光二极管抽运源1、一号平凸透镜2、45°偏振分光器3、二号平凸透镜4、激光全反镜5、Tm:YLF激光晶体6、45°激光全反镜7、三号平凸透镜8、三号抽运光全反镜9、二号抽运光全反镜10、激光偏振转换器11、一号抽运光全反镜12、1.91μm激光输出耦合镜13。
中心波长为792nm激光二极管1输出792nm抽运光，抽运光入射至焦距为35mm，两面均镀有792nm(R<0.5％)抗反射膜的一号平凸透镜2聚焦透射至镀有792nm偏振膜的45°偏振分光器3，抽运光被45°偏振分光器3分成π、σ两束相互垂直的偏振光，σ偏振光经焦距为75mm，两面也均镀有792nm(R<0.5％)抗反射膜的二号平凸透镜4聚焦透射至镀有的1.91μm(R>99.5％)增透膜和792nm(R<0.5％)抗反射膜的激光全反镜5，σ偏振光经激光全反镜5透射入射至激光晶体尺寸为1.5mm×12mm×20mm，激光晶体掺杂浓度为3％， 激光晶体两端面均镀有792nm及1.91μm增透膜的Tm：YLF激光晶体6的前端面，π偏振光经镀有792nm(R>99.5％)高反膜的一号抽运光全反镜12反射至792nm激光偏振转换器11，π偏振光经激光偏振转换器11转变为σ偏振光，所述σ偏振光经镀有792nm(R>99.5％)高反膜的二号抽运光全反镜10反射至镀有792nm(R>99.5％)高反膜的三号抽运光全反镜9，经三号抽运光全反镜9反射至焦距为75mm，两面均镀有792nm(R<0.5％)抗反射膜的三号平凸透镜8，经三号平凸透镜8透射至两面分别镀有1.91μm高反膜(R>99.5％)及792nm高透(T>95％)膜的45°激光全反镜7，经45°激光全反镜7透射入射至激光晶体尺寸为1.5mm×12mm×20mm，激光晶体掺杂浓度为3％，激光晶体两端面均镀有792nm及1.91μm增透膜的Tm：YLF激光晶体6的后端面，Tm：YLF激光晶体6吸收同向偏振抽运光产生1.91μm激光辐射，经所述1.91μm激光输出耦合镜耦合输出。
在此激光器装置中，由于利用了同向偏振双端抽运技术，它有效地增强了抽运激光的抽运均匀性及Tm：YLF激光晶体的有效吸收，进而减小了Tm：YLF激光晶体的热效应，增强了抽运光的吸收效率。采用上述装置，用W的792nm激光二极管同向偏振双端抽运Tm；YLF可以获得W的激光的高效率、高光束质量输出。

Claims (10)

1.同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm：YLF激光器，其特征是：激光二极管抽运源(1)、一号平凸透镜(2)、45°偏振分光器(3)、二号平凸透镜(4)、激光全反镜(5)、Tm：YLF激光晶体(6)、45°激光全反镜(7)、三号平凸透镜(8)、三号抽运光全反镜(9)、二号抽运光全反镜(10)、激光偏振转换器(11)、一号抽运光全反镜(12)、1.91μm激光输出耦合镜(13)。
利用45°偏振分光器将激光二极管输出的中心波长为792nm抽运光分成π、σ两束相互垂直的偏振光，σ偏振光经45°偏振分光镜聚焦透镜入射至Tm：YLF激光晶体前端面，π偏振光经激光偏振转换器转换成σ偏振光后再聚焦透镜入射至Tm：YLF激光晶体的后端面。两束同向偏振抽运光被Tm：YLF激光晶体吸收后在激光谐振腔内振荡放大经1.91μm激光耦合镜耦合输出。
2.根据权利要求1所述的同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm：YLF激光器，其特征是：所述的激光二极管抽运光的输出波长为792nm。
3.根据权利要求2所述的同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm：YLF激光器，其特征是：45°分光镜镀792nm偏振膜，将抽运光分成相互垂直的两束偏振光。
4.根据权利要求3所述的同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm：YLF激光器，其特征是：一号平凸透镜、二号平凸透镜、三号平凸透镜均镀有792nm(R<0.5％)抗反射膜。
5.根据权利要求4所述的同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm：YLF激光器，其特征是：一号平凸透镜、二号平凸透镜、三号平凸透镜的直径20mm、厚3mm。
6.根据权利要求5所述的同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm：YLF激光器，其特征是：激光晶体尺寸为1.5mm×12mm×20mm，掺杂浓度为％，激光晶体两端面均镀有792nm及1.91μm增透膜。
7.根据权利要求6所述的同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm：YLF激光器，其特征是：45°激光全反镜镀有1.91μm高反膜(R>99.5％)及792nm高透(T>95％)膜的。
8.根据权利要求7所述的同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm：YLF激光器，其特征是：一号抽运光全反镜、二号抽运光全反镜、三号抽运光全反镜镀有792nm(R>99.5％)高反膜。
9.根据权利要求8所述的同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm：YLF激光器，其特征是：一号抽运光全反镜、二号抽运光全反镜、三号抽运光全反镜均为直径为20mm，厚3mm的平面镜。
10.根据权利要求9所述的同向偏振双端抽运1.9 1μm Tm：YLF激光器，其特征是：直径为20mm，曲率半径为150mm，1.91μm增透膜的激光输出耦合镜为平凹镜。
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