CN110364920A - 一种掺铥块状固体激光器 - Google Patents
一种掺铥块状固体激光器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110364920A CN110364920A CN201910661407.1A CN201910661407A CN110364920A CN 110364920 A CN110364920 A CN 110364920A CN 201910661407 A CN201910661407 A CN 201910661407A CN 110364920 A CN110364920 A CN 110364920A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- thulium
- blocks
- solid
- mix
- 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
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
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
本发明涉及一种掺铥块状固体激光器，包括：泵浦源，用于发射泵浦光；泵浦耦合装置，用于接收泵浦源发射的泵浦光，并将泵浦光进行聚焦；掺铥块状固体激光增益介质，用于接收聚焦后的泵浦光，并在聚焦后的泵浦光的激励下产生激光；激光腔镜片组，形成谐振腔，用于将产生的激光进行波长选择，输出1.83微米波长的激光；本发明提供的掺铥块状固体激光器，通过采用激光腔镜片组构成的谐振腔对块状掺铥激光增益介质输出的激光进行波长选择，相对于传统采用波长选择元件进行波长选择，本发明提供的掺铥块状固体激光器避免了波长选择元件导致的插入损耗，提升了输出的1.83微米波长激光的功率。
Description
技术领域
本发明属于光学技术领域，尤其涉及一种掺铥块状固体激光器。
背景技术
1.83微米激光是位于水的低吸收区的激光，不仅在激光医疗领域有着明显的优势，在塑料焊接领域也有着重要的应用前景。同时，1.83微米激光相对于1.9微米激光更靠近Cr:ZnSe晶体吸收峰，作为Cr:ZnSe激光器的泵浦源能够使Cr:ZnSe激光器获得更高的出光效率。
目前，通过激光能级受激辐射跃迁直接产生高功率1.83微米激光的主要方法有三种：掺铥光纤激光器、掺铷固体激光器和掺铥块状固体激光器。其中，掺铥光纤激光器通过加入波长选择器可将激光的输出波长控制在1.83微米。掺铷固体激光器利用掺铷固体激光增益介质特有的1.83微米的发射峰，输出1.83微米的激光。掺铥块状固体激光器通过腔内插入波长选择元件实现1.83微米输出。但是，掺铥光纤激光器的波长选择器较为昂贵，难以在工业上普及；掺铷固体激光器由于其较低的量子效率及热效应限制了1.83微米激光输出的功率和光束质量，导致其应用前景比较暗淡。
掺铥的块状固体激光器可以输出质量较好的1.83微米激光，但由于在1.88微米也有较强的发射峰导致和1.83微米有重吸收损耗，另外又由于波长选择元件导致的插入损耗等因素，使得1.83微米的激光输出功率较低无法满足工业运用。因此，如何提升掺铥的块状固体激光器输出的1.83微米激光的功率是困扰行业从业人员的一大难题。
发明内容
本发明提供一种掺铥块状固体激光器，旨在解决掺铥块状固体激光器在1.83微米处输出的激光功率低的问题。
本发明第一方面提供一种掺铥块状固体激光器，所述掺铥块状固体激光器包括：
泵浦源，用于发射泵浦光；
泵浦耦合装置，用于接收泵浦源发射的泵浦光，并将所述泵浦光进行聚焦；
掺铥块状固体激光增益介质，用于接收聚焦后的泵浦光，并在所述聚焦后的泵浦光的激励下产生激光；
激光腔镜片组，形成谐振腔，用于将所述产生的激光进行波长选择，输出1.83微米波长的激光。
优选地，所述激光腔镜片组包括激光耦合输出镜和激光反射镜。
优选地，所述掺铥块状固体激光增益介质位于所述谐振腔内，所述聚焦后的泵浦光通过激光反射镜输入至所述掺铥块状固体激光增益介质。
优选地，所述激光耦合输出镜和所述激光反射镜的镜片类型为：平-平、平-凹、平-凸镜片中的任意一种。
优选地，所述激光腔镜片组对1.88微米激光的透过率比对1.83微米激光的透过率高10％以上，所述透过率为激光经过镜片时经受的损耗比例。
优选地，所述掺铥块状固体激光增益介质为：掺铥的玻璃、掺铥的晶体或掺铥的陶瓷中的任意一种。
所述谐振腔的结构为：F-P腔、折叠腔或环型腔中的任意一种。
从上述本发明实施例可知，本申请实施例提供的掺铥块状固体激光器，通过采用激光腔镜片组构成的谐振腔对块状掺铥激光增益介质输出的激光进行波长选择，实现了1.83微米波长激光的输出及1.88微米波长激光的抑制。本申请提供的掺铥块状固体激光器避免了传统波长选择元件的插入损耗导致输出激光功率低的问题，提升了掺铥块状固体激光器在1.83微米处的激光的输出功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的掺铥块状固体激光器的F-P腔型的一种结构示意图。
图2为本申请实施例提供的掺铥块状固体激光器的折叠腔型的一种结构示意图。
图3为本申请实施例提供的掺铥块状固体激光器的环形腔型的一种结构示意图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为更好地理解本申请实施例中的技术方案，请参阅图1，为本申请实施例提供的掺铥块状固体激光器的F-P腔型结构的结构示意图。包括：
泵浦源110，用于发射泵浦光；
激光的产生需要对激光工作物质进行激励，将激活粒子从基态抽运到高能级，以实现粒子数反转，将粒子从基态抽运到高能级的过程称为泵浦。泵浦的方式有多种，如电泵浦、化学泵浦、光泵浦以及气动泵浦等。通常，气体激光器采用电泵浦方式作为激励源，光泵浦的方式则广泛应用于固体及液体激光器。在本申请实施例提供的掺铥块状固体激光器中，采用光泵浦的方式，由泵浦源110发射出泵浦光对激光工作物质进行激励，进而产生激光。进一步地，可以对泵浦源发射的泵浦光的波长以及功率进行调节以满足实际需要。
泵浦耦合装置120，用于接收泵浦源发射的泵浦光，并将泵浦光进行聚焦；
在本申请实施例中，泵浦源110发射出的泵浦光的光线能量相对分散，通过泵浦耦合装置120对泵浦源110发射出的分散的泵浦光进行聚焦，使得泵浦光的光线能量更为集中。
掺铥块状固体激光增益介质140，用于接收聚焦后的泵浦光，并在聚焦后的泵浦光的激励下产生激光；
在本申请实施例中，泵浦光经过泵浦耦合装置120聚焦后作用于掺铥块状固体激光增益介质，产生激光输出所需的上能级反转粒子数，从而产生了激光。
激光腔镜片组130，形成谐振腔，用于将产生的激光进行波长选择，输出1.83微米波长的激光。
在本申请实施例中，泵浦光聚焦后输出至掺铥块状固体激光增益介质140后输出激光中包含波长1.83微米及波长1.88微米的两个强发射峰，本申请实施例通过对激光腔镜片组对两个波长的激光进行选择，从而实现对1.88微米激光的抑制以及1.83微米激光的输出。
本申请实施例提供的掺铥块状固体激光器，通过采用对1.83微米和1.88微米激光具有不同透过率的镜片组构成的谐振腔对块状掺铥激光增益介质输出的激光进行波长选择，实现了1.83微米波长激光的输出以及对1.88微米波长激光的抑制。本申请提供的掺铥块状固体激光器通过采用谐振腔代替波长选择元件对输出激光进行波长选择，从而解决了传统波长选择元件对输出激光的插入损耗，提升了掺铥块状固体激光器在1.83微米处的激光的输出功率。
优选地，激光腔镜片组包括激光耦合输出镜和激光反射镜。
在本申请实施例中，激光腔镜片组130具体由激光耦合输出镜以及激光反射镜构成。具体可参照图1所示，其中镜片131为激光反射镜，镜片132为激光耦合输出镜。通过激光反射镜以及激光耦合输出镜的组合透过，实现对聚焦的泵浦光作用于块状固体掺铥介质后产生的激光进行波长选择。镜片组合的方式有多种，其中一种组合方式为：产生的激光通过激光反射镜131进行反射，镜片131对1.83微米波长以及1.88微米波长的激光的透过率不同，亦即镜片131对1.83微米波长以及1.88微米波长的激光的反射率不同，通过控制131镜片对两种波长的激光的透过率，使得1.88微米波长激光通过激光反射镜片131后最大可能地透过，而使1.83微米激光经过激光反射镜片131后最大可能地反射。经激光反射镜反射出的激光经过激光耦合输出镜132进行耦合输出，激光耦合输出镜对1.83微米以及1.88微米激光的透过率相同。另一种组合方式为：激光反射镜131对1.83微米及1.88微米波长的激光具有相同的透过率，经过激光反射镜反射的激光经激光耦合输出镜132进行耦合输出，激光耦合输出镜对1.83微米以及1.88微米波长的激光具有不同的透过率，以实现所需的对1.83微米波长激光的输出及对1.88微米波长激光的抑制。还有一种组合方式为：激光反射镜131以及激光耦合输出镜对1.83微米以及1.88微米波长激光均具有不同的透过率，其组合透过效果实现对1.83微米激光的输出及1.88微米激光的抑制。以上组合可根据实际情况进行选用。单个镜片对于1.83微米及1.88微米激光的透过率控制由传统镀膜工艺实现，此处不作赘述。
优选地，掺铥块状固体激光增益介质位于谐振腔内，聚焦后的泵浦光通过激光反射镜输入至掺铥块状固体激光增益介质。
在本申请实施例中，请参照图1所示，掺铥块状固体激光增益介质140位于激光镜片组130组成的谐振腔内部，泵浦源发射出的泵浦光经过泵浦耦合装置120进行耦合后通过激光反射镜131作用于掺铥块状固体激光增益介质140。
优选地，激光耦合输出镜和激光反射镜的镜片类型为：平-平、平-凹、平-凸镜片中的任意一种。
本申请实施例通过激光反射镜以及激光耦合输出镜组成的激光腔镜片组对1.83微米以及1.88微米波长激光的组合透过率差异实现对输出激光的波长选择。因此在本申请实施例中，激光反射镜及激光耦合输出镜的镜片对不同波长激光的透过率为控制要点，对镜片的镜片类型并不作特殊限定，具体可以是平-平、平-凹、平-凸镜片中的任意一种，可以根据实际需求进行选用。
优选地，激光腔镜片组对1.88微米激光的透过率比对1.83微米激光的透过率高10％以上，透过率为激光经过镜片时经受的损耗比例。
单个镜片对激光的反射率，可以通过传统镀膜工艺实现。激光腔镜片组对通过其的激光的组合透过率可以通过分别控制单个镜片对不同激光的反射率差异进行实现。在本申请实施例中，为抑制1.88微米波长激光的输出并保证1.83微米波长激光的输出，我们通过控制激光腔镜片组对1.88微米激光的组合透过率比1.83微米激光的组合透过率高10％或以上进行实现。
优选地，掺铥块状固体激光增益介质为：掺铥的玻璃、掺铥的晶体或掺铥的陶瓷中的任意一种。
在本申请实施例中，掺铥块状固体增益介质140在聚焦的泵浦光作用下，产生反转粒子数，进而产生激光。掺铥块状固体增益介质可以是掺铥的玻璃、掺铥的晶体或掺铥的陶瓷中的任意一种。玻璃、晶体以及陶瓷作为掺杂的基底材料，在工业使用中也各有优劣，可以根据实际情况进行选择。
以上以F-P型腔为例谐振腔的结构为例进行介绍，优选地，激光谐振腔的腔型还可以是：折叠腔或环型腔中的任意一种。
在本申请实施例中，掺铥块状固体激光器的激光腔镜片组构成的谐振腔，实现对掺铥块状固体激光器的输出激光的波长选择。理论上，只要谐振腔能够实现对输出激光进行波长选择，对其结构并无特殊限制。具体地，谐振腔的结构可以是F-P腔、折叠腔或环形腔中的任意一种，图1所示为谐振腔为F-P腔的一种掺铥块状固体激光器的结构图。在实际应用中，由于F-P腔作为最简单地直腔腔型，具有较多的局限，由此催生出折叠腔、环形腔等腔型结构。折叠腔根据镜片数量可以分为三镜折叠腔、四镜折叠腔、多镜折叠腔等。可以在实际运用中根据实际需求进行选择。
图2为折叠型谐振腔中的一种四镜折叠腔构成的掺铥块状固体激光器的一种结构示意图，在图2所示的折叠腔型掺铥块状固体激光器中，激光反射镜231、232以及233与激光耦合输出镜234共同组成激光腔镜片组230。泵浦源110发射出的泵浦光经过泵浦耦合装置120，由泵浦耦合装置120进行聚焦后经过激光反射镜231作用于掺铥块状固体激光增益介质140上，掺铥块状固体激光增益介质140在聚焦的泵浦光作用下产生粒子数反转，从而产生激光，产生的激光经激光反射镜231、232以及233进行震荡反射后经激光耦合输出镜234输出。
图3为谐振腔为环形腔构成的掺铥块状固体激光器的一种结构示意图。在图3所示的环形腔型掺铥块状固体激光器中，激光反射镜331、332和333以及激光耦合输出镜334共同构成激光腔镜片组330。泵浦源110发射出的泵浦光镜过泵浦耦合装置120，由泵浦耦合装置120进行聚焦后经过激光反射镜331作用于掺铥块状固体激光增益介质140上，掺铥块状固体激光增益介质140在聚焦的泵浦光作用下产生粒子数反转，进而产生激光，产生的激光经激光反射镜331、332以及333进行震荡反射后经激光耦合输出镜334输出。
本申请实施例提供的掺铥块状固体激光器，通过采用对1.83微米和1.88微米激光具有不同透过率的镜片组构成的谐振腔对块状掺铥激光增益介质输出的激光进行波长选择，实现了1.83微米波长激光的输出以及对1.88微米波长激光的抑制。本申请提供的掺铥块状固体激光器通过采用谐振腔代替波长选择元件对输出激光进行波长选择，从而解决了传统波长选择元件对输出激光的插入损耗，提升了1.83微米激光的输出功率。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上为对本发明所提供的技术方案的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种掺铥块状固体激光器，其特征在于，所述掺铥块状固体激光器包括：
泵浦源，用于发射泵浦光；
泵浦耦合装置，用于接收泵浦源发射的泵浦光，并将所述泵浦光进行聚焦；
掺铥块状固体激光增益介质，用于接收聚焦后的泵浦光，并在所述聚焦后的泵浦光的激励下产生激光；
激光腔镜片组，形成谐振腔，用于将所述产生的激光进行波长选择，输出1.83微米波长的激光。
2.根据权利要求1所述的掺铥块状固体激光器，其特征在于，所述激光腔镜片组包括激光耦合输出镜和激光反射镜。
3.根据权利要求2所述的掺铥块状固体激光器，其特征在于，所述掺铥块状固体激光增益介质位于所述谐振腔内，所述聚焦后的泵浦光通过所述激光反射镜输入至所述掺铥块状固体激光增益介质。
4.根据权利要求2所述的掺铥块状固体激光器，其特征在于，所述激光耦合输出镜和所述激光反射镜的镜片类型为：平-平、平-凹、平-凸镜片中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的掺铥块状固体激光器，其特征在于，所述激光腔镜片组对1.88微米激光的透过率比对1.83微米激光的透过率高10％以上，所述透过率为激光经过镜片时经受的损耗比例。
6.根据权利要求1所述的掺铥块状固体激光器，其特征在于，所述掺铥块状固体激光增益介质为：掺铥的玻璃、掺铥的晶体或掺铥的陶瓷中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的掺铥块状固体激光器，其特征在于，所述谐振腔的结构为：F-P腔、折叠腔或环型腔中的任意一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910661407.1A CN110364920A (zh) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | 一种掺铥块状固体激光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910661407.1A CN110364920A (zh) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | 一种掺铥块状固体激光器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110364920A true CN110364920A (zh) | 2019-10-22 |
Family
ID=68219650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910661407.1A Pending CN110364920A (zh) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | 一种掺铥块状固体激光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110364920A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112886375A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-01 | 天津大学 | 一种1.6-1.7μm波段的短波长掺Tm光纤激光器 |
| CN113644533A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-11-12 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种钬激光增益介质及钬激光器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5003547A (en) * | 1989-12-29 | 1991-03-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Room-temperature, flashpumped, 1.96 micron solid state laser |
| CN102560667A (zh) * | 2010-12-16 | 2012-07-11 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种铥激活铌酸钙新型激光晶体 |
| CN206076723U (zh) * | 2016-08-23 | 2017-04-05 | 天水师范学院 | 一种基于单泵浦或双泵浦的双波长可调激光器 |
| CN108360068A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-08-03 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 铥、镥双掺杂的铝酸钙钆晶体及其制备方法和应用 |
-
2019
- 2019-07-22 CN CN201910661407.1A patent/CN110364920A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5003547A (en) * | 1989-12-29 | 1991-03-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Room-temperature, flashpumped, 1.96 micron solid state laser |
| CN102560667A (zh) * | 2010-12-16 | 2012-07-11 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种铥激活铌酸钙新型激光晶体 |
| CN206076723U (zh) * | 2016-08-23 | 2017-04-05 | 天水师范学院 | 一种基于单泵浦或双泵浦的双波长可调激光器 |
| CN108360068A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-08-03 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 铥、镥双掺杂的铝酸钙钆晶体及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| YING TIAN等: "1.8 μm emission of highly thulium doped fluorophosphate glasses", 《JOURNAL OF APPLIED PHYSICS》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112886375A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-01 | 天津大学 | 一种1.6-1.7μm波段的短波长掺Tm光纤激光器 |
| CN113644533A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-11-12 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种钬激光增益介质及钬激光器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103078243B (zh) | 混合泵浦的2微米高脉冲能量掺铥光纤激光器 | |
| US8270440B2 (en) | Laser light source and optical device | |
| US5325393A (en) | Dual laser resonator and beam combiner | |
| CN103036140B (zh) | 一种基于倍频碱金属蒸汽激光的蓝紫激光器 | |
| CN110364920A (zh) | 一种掺铥块状固体激光器 | |
| CN105161968A (zh) | 一种基于石墨烯的中红外双波长同重频脉冲光纤激光器 | |
| CN104852260A (zh) | 双波长调q脉冲光纤激光器 | |
| CN104134927A (zh) | 非线性效应调q光纤激光器 | |
| CN110061412A (zh) | 一种适用于光通信的紫外固体激光装置 | |
| CN105790052A (zh) | 一种提高中红外超连续谱光源斜率效率和输出功率的方法 | |
| CN103904534B (zh) | 基于可饱和吸收光纤的全光纤主动调q激光器 | |
| CN110277726A (zh) | 一种声光调q紫外激光器 | |
| CN206412626U (zh) | 可变脉宽调q光纤激光器 | |
| CN106340796B (zh) | 一种连续和脉冲可切换的中红外光纤激光器 | |
| CN110265863B (zh) | 一种腔内反斯托克斯拉曼激光器以及受激拉曼蓝移波长最大化输出方法 | |
| CN208045932U (zh) | 一种锁模光纤激光器 | |
| CN102044834B (zh) | 一种非线性镜自锁模激光器 | |
| CN105024265A (zh) | 一种中红外激光的效率提高方法及中红外激光装置 | |
| CN105633775A (zh) | 一种高斜率效率、高功率的中红外超连续谱光源 | |
| CN109787076A (zh) | 热致波导结构激光器及激光放大器 | |
| CN108565671A (zh) | 一种锁模光纤激光器 | |
| CN1051794A (zh) | 一种具有宽激励频带的有源光纤放大器及相关的有源光纤 | |
| CN209266836U (zh) | 热致波导结构激光器及激光放大器 | |
| CN209133829U (zh) | 一种光纤激光器 | |
| CN108988115B (zh) | 新型同阈值等效双波段中红外脉冲激光器及激光输出方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191022 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |