CN109962400A - 一种光束质量转化装置 - Google Patents

一种光束质量转化装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109962400A
CN109962400A CN201711341763.2A CN201711341763A CN109962400A CN 109962400 A CN109962400 A CN 109962400A CN 201711341763 A CN201711341763 A CN 201711341763A CN 109962400 A CN109962400 A CN 109962400A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
beam quality
disc
pumping
reforming unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711341763.2A
Other languages
English (en)
Inventor
李刚
刘锐
公发全
吕启鹏
贾勇
邓淞文
金玉奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Original Assignee
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Institute of Chemical Physics of CAS filed Critical Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority to CN201711341763.2A priority Critical patent/CN109962400A/zh
Publication of CN109962400A publication Critical patent/CN109962400A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种光束质量转化装置，其装置包括：半导体激光器；碟片激光器；掺镱石英光纤三部分组成。本发明利用光束质量M2＜200的半导体激光器对多冲程碟片激光器进行端面泵浦，获得连续多模、高光光转换效率激光输出，M2＜50。以碟片激光器输出的激光作为二级泵浦源，对掺镱石英光纤进行同带泵浦，获得具有低量子亏损(2％)，高光‑光转化效率，近衍射极限(M2＜2)的激光输出。本发明巧妙的利用了半导体激光器的高效性，碟片激光器的高效散热性和同带泵浦掺镱石英光纤输出的低量子亏损特性，实现了高功率，高光束质量的转化方法。

Description

一种光束质量转化装置
技术领域
本发明涉及全固态激光器领域，具体涉及到一种光束质量转化装置领域。
背景技术
由于掺Yb3+激光介质通常受到严重的热效应的限制，高功率、高光束质量、高转化效率全固态激光器进展缓慢。如今随着同带泵浦技术的出现，基于半导体激光器和碟片激光器的同带泵浦的Yb:YAG激光器正成为获得高功率、高光束质量、高转化效率的全固态激光器的研究热点。Yb3+掺杂的Yb:YAG浓度可达20％，通过利用940nm波长的泵浦光进行泵浦，YAG:YAG晶体可以发射中心波长为1050nm和1030nm两个主要激光波长。通过利用碟片激光器的高效散热性，可将全固态激光器热量进行分担，将极小的热量带到同带泵浦的掺镱石英光纤中，从而实现具有低量子亏损(2％以内)的同带泵浦激光器，并获得高功率近衍射极限M2＜2的激光输出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光束质量转化装置，利用半导体激光器和碟片激光器作为一、二级泵浦源，同带泵浦Yb3+掺杂的光纤增益介质，其量子效率极高，光束质量接近衍射极限的激光输出，而且能很好的解决热效应问题，同时输出激光为光纤输出单模激光。
一种光束质量转化装置，包括半导体激光器，碟片激光器，掺镱石英光纤组成；
半导体激光器作为一级泵浦源的泵浦激光进入碟片激光器对碟片激光器进行泵浦，获得具有高光-光(70％以上)转化效率的多模激光输出；利用碟片激光器输出的激光，作为二级泵浦源对掺镱石英光纤进行同带泵浦(量子亏损＜2％)，经掺镱石英光纤后输出，实现了高光束质量(M2＜2)的转化装置。
所述的半导体激光器，采用中心波长为940nm、969nm砷化镓激光器作为一级泵浦源。
所述的碟片激光器，采用24、32、48冲程碟片激光器作为二级泵浦源。增益介质为Yb:YAG；碟片激光器输出激光器为多模激光，其输出波长为1030nm、1050nm；
所述的掺镱石英光纤，其增益介质为Yb3+，掺杂的基质为二氧化硅，经过二级泵浦后的激光器的输出波长为1080nm；光纤增益介质Yb3+掺杂摩尔浓度15-20％。
所述的第一级半导体泵浦源光束质量M2＜200，二级泵浦碟片激光器光束质量M2＜50，最后获得的掺镱石英光纤可获得光束质量M2＜2的高光束质量的激光输出。
本发明提供的一种光束质量转化装置及方法，该装置采用模块化设计，结构简单，易于维护。
本发明巧妙的利用了半导体激光器的高效性，碟片激光器的高效散热性和同带泵浦掺镱石英光纤输出的低量子亏损特性，实现了高功率，高光束质量的转化方法。
附图说明
图1为实施例1的一种光束质量转化装置
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。该具体实施例以一种光束质量转化装置进行解释说明。
如图1所示，一种光束质量转化装置，包括半导体激光器1，碟片激光器3，掺镱石英光纤5组成。其特征在于：半导体激光器1作为一级泵浦源对碟片激光器3进行泵浦2，获得具有高光-光(70％)转化效率的多模激光输出；利用碟片激光器3输出的激光，作为二级泵浦源对掺镱石英光纤进行同带泵浦4(量子亏损＜2％)，实现了高光束质量(M2＜2)的转化装置。
所述的半导体激光器1采用中心波长为940nm、969nm砷化镓激光器作为一级泵浦源，其阵列或者为单管形式。
所述的碟片激光器3采用24、32、48冲程碟片激光器3作为二级泵浦源。增益介质为Yb:YAG；碟片激光器3输出激光器为多模激光，其输出波长为1030nm、1050nm；
所述的碟片激光器3主要包括：反射棱镜和非球面反射聚焦镜，其中反射棱镜用来转折泵浦光，实现多冲程泵浦碟片晶体的目的。非球面反射聚焦镜是利用平行光如何到其反射面后聚焦于焦点位置的特性的反射元件。
所述的掺镱石英光纤5增益介质为Yb3+，掺杂的基质为二氧化硅，经过二级泵浦后的激光器的输出波长为1080nm；光纤增益介质Yb3+掺杂摩尔浓度15-20％，该同带泵浦范围可获得极高的光-光转化效率，理论光-光转化效率可达98％，该系统光-光转化效率可达70％以上，是实现光束质量转化的重要环节。由于其具有的高量子效率98％，仅为2％的量子亏损，其可输出超高功率激光器，同时仅会产生极少的热量。通过利用微通道冷却技术即可将该热量散失掉。
所述的一种光束质量转化装置及方法，第一级半导体泵浦源1光束质量M2＜200，二级泵浦碟片激光器3光束质量M2＜50，最后同带泵浦4获得的掺镱石英光纤5可获得光束质量M2＜2的高光束质量的激光输出。
所述装置中，1030nm同带泵浦碟片激光器3作为1050nm掺镱石英光纤5的同带泵浦源，通过光纤波分复用器耦合进入掺镱石英光纤5，基态能级吸收1030nm泵浦从能级2F7/2跃迁至高能级2F5/2，从激发态2F5/2跃迁至2F7/2，这种准三能级结构中会产生1050nm的光子。1050nm激光的产生是通过使用长度很短的高掺杂的掺镱光纤和窄带光纤布拉格光栅实现的，由于激光纵模间距与激光腔腔长相关，减少激光腔腔长可以增大激光纵模间距，利于单纵模的选取，而窄带光纤布拉格光栅可以进一步限制输出激光的波长范围，最终获得窄线宽1050nm单频激光输出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种光束质量转化装置，其特征在于：包括半导体激光器(1)，碟片激光器(3)，掺镱石英光纤(5)组成；
半导体激光器作为一级泵浦源的泵浦激光进入碟片激光器对碟片激光器进行泵浦(2)；利用碟片激光器(3)输出的激光，作为二级泵浦源对掺镱石英光纤(5)进行同带泵浦(4)，经掺镱石英光纤(5)后输出，实现了高光束质量的转化装置。
2.根据权利要求1所述的一种光束质量转化装置，其特征在于：半导体激光器(1)采用中心波长为940nm和/或969nm砷化镓激光器作为一级泵浦源。
3.根据权利要求1所述的一种光束质量转化装置，其特征在于：碟片激光器(3)采用24、32或48冲程碟片激光器(3)作为二级泵浦源；增益介质为Yb:YAG；碟片激光器(3)输出激光器为多模激光，其输出中心波长为1030nm、1050nm。
4.根据权利要求1所述的一种光束质量转化装置，其特征在于：掺镱石英光纤(5)增益介质为Yb3+，掺杂的基质为二氧化硅，经过二级泵浦后的激光器的输出波长为1080nm；光纤采用高Yb3+掺杂摩尔浓度15-20％。
5.根据权利要求1所述的一种光束质量转化装置，其特征在于：第一级半导体泵浦源(1)光束质量M2＜200，二级泵浦碟片激光器(3)光束质量M2＜50，最后获得的掺镱石英光纤(5)可获得光束质量M2＜2的高光束质量的激光输出。
6.一种利用权利要求1-5任一所述光束质量转化装置进行光束质量转化的方法，其特征在于：以半导体激光器作为一级泵浦对碟片激光器进行泵浦(2)，获得具有高光-光(70％以上)转化效率的多模激光输出；利用碟片激光器(3)输出的激光，作为二级泵浦源对掺镱石英光纤(5)进行同带泵浦(4)(量子亏损＜2％)，实现高光束质量(M2＜2)的转化。
CN201711341763.2A 2017-12-14 2017-12-14 一种光束质量转化装置 Pending CN109962400A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711341763.2A CN109962400A (zh) 2017-12-14 2017-12-14 一种光束质量转化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711341763.2A CN109962400A (zh) 2017-12-14 2017-12-14 一种光束质量转化装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109962400A true CN109962400A (zh) 2019-07-02

Family

ID=67018291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711341763.2A Pending CN109962400A (zh) 2017-12-14 2017-12-14 一种光束质量转化装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109962400A (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1742308A1 (de) * 2005-07-05 2007-01-10 TRUMPF Laser GmbH + Co. KG Wellenleiter-Laseranordnung
CN101414728A (zh) * 2008-07-25 2009-04-22 华中科技大学 一种碟片固体激光器
CN202333429U (zh) * 2011-11-04 2012-07-11 华中科技大学 一种碟片固体激光器
US20130039378A1 (en) * 2010-04-19 2013-02-14 Huazhong University Of Science And Technology Solid state thin disk laser
CN103606810A (zh) * 2013-10-22 2014-02-26 华中科技大学 一种泵浦光多程传输系统及碟片固体激光器
CN103688426A (zh) * 2011-02-16 2014-03-26 通快激光两合公司 用于盘式激光器的泵浦光组件
CN104103999A (zh) * 2014-07-24 2014-10-15 福建福晶科技股份有限公司 一种光纤耦合微片激光器
CN204030260U (zh) * 2014-07-10 2014-12-17 广东量泽激光技术有限公司 一种微片激光器放大输出装置
CN104852275A (zh) * 2015-05-20 2015-08-19 西安电子科技大学 一种半导体可饱和吸收镜锁模的高功率Yb:YAG薄片激光器
CN205790924U (zh) * 2016-06-17 2016-12-07 中国科学院大连化学物理研究所 一种角锥式多冲程泵浦碟片激光器
CN207588207U (zh) * 2017-12-14 2018-07-06 中国科学院大连化学物理研究所 一种光束质量转化装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1742308A1 (de) * 2005-07-05 2007-01-10 TRUMPF Laser GmbH + Co. KG Wellenleiter-Laseranordnung
CN101414728A (zh) * 2008-07-25 2009-04-22 华中科技大学 一种碟片固体激光器
US20130039378A1 (en) * 2010-04-19 2013-02-14 Huazhong University Of Science And Technology Solid state thin disk laser
CN103688426A (zh) * 2011-02-16 2014-03-26 通快激光两合公司 用于盘式激光器的泵浦光组件
CN202333429U (zh) * 2011-11-04 2012-07-11 华中科技大学 一种碟片固体激光器
CN103606810A (zh) * 2013-10-22 2014-02-26 华中科技大学 一种泵浦光多程传输系统及碟片固体激光器
CN204030260U (zh) * 2014-07-10 2014-12-17 广东量泽激光技术有限公司 一种微片激光器放大输出装置
CN104103999A (zh) * 2014-07-24 2014-10-15 福建福晶科技股份有限公司 一种光纤耦合微片激光器
CN104852275A (zh) * 2015-05-20 2015-08-19 西安电子科技大学 一种半导体可饱和吸收镜锁模的高功率Yb:YAG薄片激光器
CN205790924U (zh) * 2016-06-17 2016-12-07 中国科学院大连化学物理研究所 一种角锥式多冲程泵浦碟片激光器
CN207588207U (zh) * 2017-12-14 2018-07-06 中国科学院大连化学物理研究所 一种光束质量转化装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHANGLI LI等: "《Theoretical calculation and experimental study on absorption properties of Yb: YAG crystal applied in thin disk laser》", 《OPTIK》, vol. 130, 28 February 2017 (2017-02-28), pages 513 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jackson Continuous wave 2.9 μm dysprosium-doped fluoride fiber laser
CN103036140B (zh) 一种基于倍频碱金属蒸汽激光的蓝紫激光器
CN102709797A (zh) 一种中红外级联脉冲光纤激光器
CN102856783A (zh) 中远红外超连续谱光纤激光器
CN103474868B (zh) 输出高功率2微米线偏振激光的掺铥全光纤激光器
CN107872002A (zh) 一种高效率全光纤柱矢量光束激光器
CN102751653A (zh) 基于光子晶体光纤简并四波混频的中红外光纤参量振荡器
Fujitomo et al. Visible lasers in waterproof fluoro-aluminate glass fibers excited by GaN laser diodes
CN102738697B (zh) 一种2.7微米光纤激光器的实现方法和装置
CN103944043A (zh) 一种同带泵浦掺镱石英光纤的975纳米单频光纤激光器
CN207588207U (zh) 一种光束质量转化装置
CN102820608A (zh) 基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法
CN109962400A (zh) 一种光束质量转化装置
Pushkar’ et al. Up-conversion multiwave (White) luminescence in the visible spectral range under excitation by IR laser diodes in the active BaY 2 F 8: Yb 3+, Pr 3+ medium
CN203760836U (zh) 一种同带泵浦掺銩石英光纤的2微米单频光纤激光器
CN103532003A (zh) 一种双波长综合泵浦的侧泵激光模块
CN209150479U (zh) 一微米波段的固体激光器
Cai et al. Dual-wavelength competitive output in Nd: Y3Sc1. 5Al3. 5O12 ceramic disk laser
CN201210579Y (zh) 可调谐掺铥光纤激光器
CN103618204A (zh) 一种976nm掺镱光纤调Q锁模激光器系统
CN209150475U (zh) 一微米波段的固体激光放大器
CN104466660A (zh) 一种全固态自拉曼可调谐激光器
CN202840237U (zh) 利用单光栅外腔反馈实现多半导体激光合束的装置
CN101741003B (zh) 一种双波长混合泵浦的级联2μm固体激光器
CN109672076A (zh) 一种多波长大模体积激光器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination