CN111106508A - 腔内泵浦中红外脉冲激光器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种腔内泵浦中红外脉冲激光器，包括：具有泵浦激光器和第一谐振腔的激光泵浦模块；其中，第一谐振腔包括掺铥钇铝石榴石晶体；泵浦激光器输出泵浦光，掺铥钇铝石榴石晶体吸收泵浦光并输出2μm近红外激光。泵浦光波长调谐模块，位于第一谐振腔内，用于对2μm近红外激光进行波长调谐。激光调Q模块，位于第一谐振腔内，用于调整波长调谐后的2μm近红外激光的Q值。包括第二谐振腔的中红外激光模块，第二谐振腔包括掺镨氟化锂钇晶体；掺镨氟化锂钇晶体用于吸收2μm近红外激光并输出4.4μm中红外激光，以在第二谐振腔中形成4.4激光振荡。该激光器通过使用掺镨氟化锂钇晶体输出4.4μm中红外激光，不需温控且光转换效率高。

Description

腔内泵浦中红外脉冲激光器

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种腔内泵浦中红外脉冲激光器。

背景技术

3～5μm的中红外波段不仅是衰减最小的大气窗口，且同时覆盖了众多原子、分子的吸收峰；因此位于3～5μm中红外波段的激光在遥感、医疗、通信、光谱学等诸多领域有着极其重要的而应用价值及应用前景。为了获得中红外波段的激光，现有技术中一般是使用光参量振荡器的方式使激光器输出中红外波段激光。

图2为现有技术中的一种产生4.1μm中红外激光的激光器的结构示意图。如图2所示，泵浦光从808nm光纤激光器51射出，通过缩束镜组52，在谐振腔平面镜53→Nd：YVO₄晶体54→聚焦透镜56→平面镜61中形成1064nm基频光激光振荡；同时，腔内器件偏转镜57→MgO：PPLN晶体58→平面镜60→平面镜61构成V型腔在1064nm基频光的作用下进行光参量振荡，输出信号光和闲频光；其中信号光为近红外波段，闲频光为中红外波段；紫铜热沉55对Nd：YVO₄晶体54进行散热，温控炉59控制MgO：PPLN晶体58的温度。

上述方案中的光参量振荡器的输出波长取决于MgO：PPLN晶体8的温度、极化周期和基频光波长，为了获得稳定波长的中红外激光输出，必须对MgO：PPLN晶体8的温度进行精确控制；并且在光参量振荡过程中不仅产生中红外的闲频光，同时还产生近红外的信号光，信号光的输出功率远高于闲频光，继而降低了中红外闲频光的光转换效率；使得在4.4um中红外附近，其光学转换效率小于5％。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种腔内泵浦中红外脉冲激光器，以在不需要对晶体进行精准的温度控制的情况下提高中红外激光的光转换效率。

根据本发明的一个方面，本发明公开了一种腔内泵浦中红外脉冲激光器，该激光器包括：

激光泵浦模块，包括泵浦激光器和第一谐振腔；其中，所述第一谐振腔包括掺铥钇铝石榴石晶体；所述泵浦激光器用于输出泵浦光；所述掺铥钇铝石榴石晶体用于对所述泵浦光进行能量吸收并输出2μm近红外激光，以在所述第一谐振腔中形成2μm激光振荡；

泵浦光波长调谐模块，位于所述第一谐振腔内，用于对2μm近红外激光进行波长调谐，以匹配掺镨氟化锂钇晶体的吸收峰；

激光调Q模块，位于所述第一谐振腔内，用于调整波长调谐后的2μm近红外激光的Q值，以将波长调谐后的2μm近红外激光转化为脉冲激光；

中红外激光模块，包括位于所述第一谐振腔中的第二谐振腔，所述第二谐振腔包括掺镨氟化锂钇晶体；所述掺镨氟化锂钇晶体用于对波长调谐且调整Q值后的2μm近红外激光进行能量吸收并输出4.4μm中红外激光，以在所述第二谐振腔中形成4.4激光振荡，并从所述第二谐振腔的输出镜输出4.4μm中红外激光。

在一些实施例中，所述第一谐振腔还包括第一反射镜和第二反射镜；所述掺铥钇铝石榴石晶体位于所述第一反射镜和所述第二反射镜之间，所述泵浦光波长调谐模块和所述激光调Q模块均位于所述掺铥钇铝石榴石晶体和所述第二反射镜之间，所述第二谐振腔位于所述泵浦光波长调谐模块及所述激光调Q模块与所述第二反射镜之间；所述第一反射镜用于使2μm近红外激光增益；所述第二反射镜用于作为所述第一谐振腔的输出镜并使得在所述第一谐振腔中形成2.2μm激光振荡。

在一些实施例中，所述第二谐振腔还包括第三反射镜和所述第二反射镜；所述第三反射镜位于所述泵浦光波长调谐模块及所述激光调Q模块与所述掺镨氟化锂钇晶体之间；所述第三反射镜用于允许2μm近红外激光透过，并使4.4μm中红外激光增益；所述第二反射镜还用于作为所述第二谐振腔的输出镜并使得在所述第二谐振腔中形成4.4μm激光振荡。

在一些实施例中，所述泵浦激光器为巴条激光器，所述掺铥钇铝石榴石晶体为条形；所述巴条激光器输出的泵浦光从所述掺铥钇铝石榴石晶体的侧面进入所述掺铥钇铝石榴石晶体；所述掺铥钇铝石榴石晶体允许2μm近红外激光经由其端面穿过所述掺铥钇铝石榴石晶体；所述掺镨氟化锂钇晶体为条形，其允许4.4μm中红外激光和2μm近红外激光经由其端面穿过所述掺镨氟化锂钇晶体。

在一些实施例中，所述第一反射镜、所述第二反射镜和所述第三反射镜为两两平行的平面镜；所述第一反射镜的靠近所述掺铥钇铝石榴石晶体的一侧的膜对2μm近红外激光进行全反射，所述第三反射镜的靠近所述掺镨氟化锂钇晶体的一侧的膜对4.4μm中红外激光进行全反射，所述第二反射镜对2μm近红外激光的透过率为第一设定值，对4.4μm中红外激光的透过率为第二设定值。

在一些实施例中，所述掺铥钇铝石榴石晶体和所述掺镨氟化锂钇晶体均垂直于所述第一反射镜、所述第二反射镜和所述第三反射镜。

在一些实施例中，所述巴条激光器用于输出795nm泵浦光。

在一些实施例中，所述激光泵浦模块还包括第一激光晶体热沉，用于对所述掺铥钇铝石榴石晶体散热；和/或，所述中红外激光模块还包括第二激光晶体热沉，用于对所述掺镨氟化锂钇晶体散热。

在一些实施例中，所述激光调Q模块包括：

信号发生器，用于产生信号波；

声光调Q驱动，用于将所述信号波转化为电信号；

声光调Q晶体，设置在所述第一谐振腔内，用于在所述电信号的驱动下将波长调谐后的2μm近红外激光转化为脉冲激光。

在一些实施例中，所述泵浦光波长调谐模块为F-P标准具。

本发明实施例的腔内泵浦中红外脉冲激光器，以掺铥钇铝石榴石晶体输出的2μm近红外激光作为掺镨氟化锂钇晶体的泵浦源使掺镨氟化锂钇晶体输出4.4μm中红外激光，获得了较为稳定的激光光束，不需要温控，并提高了激光器的光转换效率；除此之外，通过将泵浦激光器设置在第一谐振腔内以形成腔内泵浦结构，进一步提高了系统的稳定性及激光器的光转换效率。进一步地，通过采用F-P标准具对2μm近红外激光进行波长调谐，提升了2μm近红外激光与掺镨氟化锂钇晶体的匹配度。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本发明一实施例中的腔内泵浦中红外脉冲激光器的结构示意图；

图2为现有技术中的中红外激光器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含/具有”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，本说明书内容中所出现的“左端”、“右端”等方位名词是相对于附图所示的位置方向；如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。直接连接为两个零部件之间不借助中间部件进行连接，间接连接为两个零部件之间借助其他零部件进行连接。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件。

图1为本发明一实施例中的腔内泵浦中红外脉冲激光器的结构示意图，如图1所示，该激光器包括激光泵浦模块、泵浦光波长调谐模块21、激光调Q模块和中红外激光模块。

激光泵浦模块包括泵浦激光器12和第一谐振腔，第一谐振腔包括掺铥钇铝石榴石晶体13；泵浦激光器12用于输出泵浦光，掺铥钇铝石榴石晶体13用于吸收泵浦激光器12输出的泵浦光的能量并输出2μm近红外激光，且该掺铥钇铝石榴石晶体13输出的2μm近红外激光在第一谐振腔内形成2μm激光振荡。由于掺铥钇铝石榴石晶体13具有2μm波长铥激光源的理想铥晶体棒介质，因此在泵浦激光器12的泵浦下可直接输出2μm的近红外激光。

泵浦光波长调谐模块21位于第一谐振腔内，其可设置在掺铥钇铝石榴石晶体13的后端，用于对2μm近红外激光进行波长调谐，以使经该泵浦光波长调谐模块21调谐后的2μm近红外激光的波长匹配掺谱氟化锂钇晶体的吸收峰。

激光调Q模块，位于第一谐振腔内，其可设置在泵浦光波长调谐模块21的后端，用于调整经泵浦光波长调谐模块21进行波长调谐后的2μm近红外激光的Q值，以将波长调谐后的2μm近红外激光进一步转化为脉冲激光。

中红外激光模块，包括第二谐振腔，且第二谐振腔位于第一谐振腔内；第二谐振腔还包括掺镨氟化锂钇晶体42；该掺镨氟化锂钇晶体42可设置在激光调Q模块的后端，用于对波长调谐且调整Q值后的2μm近红外激光进行能量吸收并输出4.4μm中红外激光，以在第二谐振腔中形成4.4激光振荡，并从第二谐振腔的输出镜输出4.4μm中红外激光。波长调谐且调整Q值后的2μm近红外激光作为中红外激光模块的泵浦光，以串联泵浦的形式通过掺镨氟化锂钇晶体42实现了4.4μm中红外脉冲激光的稳定输出。掺镨氟化锂钇晶体42在泵浦光的激发下直接输出4.4μm中红外激光，不需要精准的温度控制，因此相比于采用光参量振荡的方式提高了系统的稳定性及光的转换效率。

在本发明的一个实施例中，第一谐振腔还包括第一反射镜11和第二反射镜15，掺铥钇铝石榴石晶体13设置在第一反射镜11与第二反射镜15之间；具体的，第一反射镜11可位于掺铥钇铝石榴石晶体13的左端，第二反射镜15位于掺铥钇铝石榴石晶体13的右端。第一反射镜11、掺铥钇铝石榴石晶体13和第二反射镜15构成用于2μm近红外激光进行激光振荡的第一谐振腔；并且泵浦光波长调谐模块21和激光调Q模块均位于该第一谐振腔内。第一谐振腔中的第一反射镜11用于使掺铥钇铝石榴石晶体13输出的2μm近红外激光进行增益，第二反射镜15在保证2μm近红外激光在第一谐振腔内形成激光振荡的同时还用于作为第一谐振腔的输出镜，以输出少量的2μm近红外激光。

具体的，泵浦光波长调谐模块21可设置在掺铥钇铝石榴石晶体13和第二反射镜15之间。当掺铥钇铝石榴石晶体13吸收了泵浦激光器12输出的泵浦光源的能量之后，产生2μm近红外激光并在第一谐振腔内实现激光振荡，掺铥钇铝石榴石晶体13输出的2μm近红外激光再经其后端的泵浦光波长调谐模块21进行波长调谐，就能使2μm近红外激光符合掺镨氟化锂钇晶体42的吸收峰。激光调Q模块也设置在掺铥钇铝石榴石晶体13和第二反射镜15之间，其具体的可设置在泵浦光波长调谐模块21的左端或右端；当激光调Q模块位于泵浦光波长调谐模块21的右端时，使得掺铥钇铝石榴石晶体13输出的2μm近红外激光先经泵浦光波长调谐模块21调谐之后再进行调Q；当激光调Q模块位于泵浦光波长调谐模块21的左端时，使得掺铥钇铝石榴石晶体13输出的2μm近红外激光先经激光调Q模块调Q后再进行波长调谐。

由于第二谐振腔也位于第一谐振腔内，且第二谐振腔内的掺镨氟化锂钇晶体42吸收的为经波长调谐和调Q之后的2μm近红外激光，因此第二谐振腔应位于泵浦光波长调谐模块21和激光调Q模块的后端，其具体的可位于泵浦光波长调谐模块21及激光调Q模块与第二反射镜15之间。

在本发明的一个实施例中，第二谐振腔可以包括第三反射镜41和第二反射镜15，第三反射镜41、掺镨氟化锂钇晶体42和第二反射镜15可构成第二谐振腔。掺镨氟化锂钇晶体42可具体的设置在波长调谐模块及激光调Q模块与第二反射镜15之间，以使其在吸收了波长调谐和调Q后的2μm近红外激光之后输出4.4μm中红外激光，并使4.4μm中红外激光在第二谐振腔内进行激光振荡。第三反射镜41可设置在波长调谐模块及激光调Q模块与掺镨氟化锂钇晶体42之间(掺镨氟化锂钇晶体42的左端)；为了保证掺镨氟化锂钇晶体42吸收到波长调谐及调Q后的2μm近红外激光，这就要求第三反射镜41允许2μm近红外激光透过；为了保证掺镨氟化锂钇晶体42输出的4.4μm中红外激光在第二谐振腔内形成激光振荡，还需要求第三反射镜41能使4.4μm中红外激光增益。第二反射镜15除了作为第一谐振腔的输出镜之外也可作为第二谐振腔的输出镜，并且第二反射镜15在保证2μm近红外激光在第一谐振腔内形成2μm激光振荡的情况下也能保证4.4μm中红外激光在第二谐振腔内形成4.4μm激光振荡。

进一步的，该腔内泵浦中红外脉冲激光器的泵浦激光器12可选为巴条激光器，同时，掺铥钇铝石榴石晶体13与掺镨氟化锂钇晶体42也均选为条形结构。具体的，巴条激光器为为输出795nm泵浦光的激光器；此时，巴条激光器输出的795nm泵浦光可以以侧面泵浦的形式从掺铥钇铝石榴石晶体13的侧面进入该掺铥钇铝石榴石晶体13内，进入掺铥钇铝石榴石晶体13内部的泵浦能量被该掺铥钇铝石榴石晶体13吸收并输出2μm近红外激光。

为了保证2μm近红外激光在第一谐振腔内形成2μm激光振荡，该掺铥钇铝石榴石晶体13的端面应允许2μm近红外激光被透过；具体设置时，可将该掺铥钇铝石榴石晶体13的左右端面的膜设置成对2μm近红外激光增透，这就使得2μm近红外激光能穿过掺铥钇铝石榴石晶体13。为了保证4.4μm中红外激光在第二谐振腔内形成4.4μm激光振荡，及掺镨氟化锂钇晶体42能吸收到波长调谐和调Q后的2μm近红外激光，这就要求该掺镨氟化锂钇晶体42的端面允许4.4μm中红外激光和2μm近红外激光透过；具体设置时，可将该掺镨氟化锂钇晶体42的左右端面的膜设置成对2μm近红外激光和4.4μm中红外激光增透，这就使得2μm近红外激光和4.4μm中红外激光能穿过该掺镨氟化锂钇晶体42。

在本发明的一个实施例中，第一反射镜11、第二反射镜15和第三反射镜41为两两平行的平面镜，相平行的第一反射镜11和第二反射镜15构成了平行平面镜腔的第一谐振腔，相平行的第三反射镜41和第二反射镜15构成了平行平面镜腔的第二谐振腔。在第一谐振腔内，由于第一反射镜11起到对2μm近红外激光增益的作用，因此第一反射镜11上的靠近掺铥钇铝石榴石晶体13的一侧的膜可对2μm近红外激光进行全反射；其全反射可理解为具有高的反射率，例如，反射率高于98％。在第二谐振腔内，由于第三反射镜41除了起到对4.4μm中红外激光增益的作用之外还用于透过2μm近红外激光，因此第三反射镜41上的靠近掺镨氟化锂钇晶体42的一侧的膜可设置为对4.4μm中红外激光进行全反射；其全反射也可理解为具有高于98％的反射率；除此之外，第三反射镜41两端的膜还需要对2μm近红外激光具有高的透过率，具体的，该透过率的数值可设置为99％。第二反射镜15的作用是作为第一谐振腔和第二谐振腔的输出镜，并使2μm近红外激光在第一谐振腔内进行2μm激光振荡和使4.4μm中红外激光在第二谐振腔内进行4.4μm激光振荡，因此第二反射镜15在保证能透过部分2μm近红外激光和4.4μm中红外激光的情况下，也能对2μm近红外激光和4.4μm中红外激光产生反射；具体的，可将第二反射镜15的膜设置为对2μm近红外激光的透过率为20％，对4.4μm中红外激光的透过率为10％。应当理解的是，将第一反射镜11和第三反射镜15设置为较高的反射率是为了减少光的透出，进而进一步提高光的转换效率，因此，各个反射镜的膜系制备可根据实际要求进行制作。

具体的，掺铥钇铝石榴石晶体13和掺镨氟化锂钇晶体42均垂直于第一反射镜11、第二反射镜15和第三反射镜41。此时，掺铥钇铝石榴石晶体13输出的2μm近红外激光总是垂直于第一反射镜11和第二反射镜15，且经两反射镜的反射不断往返运行产生振荡，从而在第一谐振腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的强光束；同样的，掺镨氟化锂钇晶体42输出的4.4μm中红外激光总是垂直于第三反射镜41和第二反射镜15，从而使4.4μm中红外激光在第二谐振腔产生激光振荡并形成强光束。

为保证激光器具有稳定的性能，激光泵浦模块还可包括用于对掺铥钇铝石榴石晶体13散热的散热装置，中红外激光模块也可包括用于对掺镨氟化锂钇晶体42散热的散热装置。具体的，散热装置可为热沉，热沉包括第一激光晶体热沉14和第二激光晶体热沉43；第一激光晶体热沉14紧贴在掺铥钇铝石榴石晶体13的底部，其用于对掺铥钇铝石榴石晶体13进行散热；第二激光晶体热沉43紧贴在掺镨氟化锂钇晶体42的底部，其用于对掺镨氟化锂钇晶体42进行散热。进一步的，可在热沉与被散热的晶体之间填充导热材料，以实现更好的散热效果。采用热沉的方式对晶体进行降温有利于减小激光器的体积尺寸，利于模块化；但应当理解的是，激光器中的散热装置处理除使用热沉之外，还可以采用其他的降温方式，例如风冷或循环水冷等。

在本发明的一个实施例中，激光调Q模块包括信号发生器31、声光调Q驱动32和声光调Q晶体33。信号发生器31用于产生信号波；声光调Q驱动32用于将信号发生器31产生的信号波转化为电信号；声光调Q晶体33在声光调Q驱动32的电信号的驱动下将波长调谐后的2μm近红外激光转化为脉冲激光，其设置在第一谐振腔内，具体的可设置在泵浦光调谐模块与第三反射镜41之间。激光器在具体工作时，巴条激光器输出的795nm泵浦光以侧面泵浦的形式进入掺铥钇铝石榴石晶体13，使掺铥钇铝石榴石晶体13输出具有λ1波长的2μm近红外激光，且λ1波长的近红外激光在第一谐振腔内形成激光振荡；泵浦光波长调谐模块21对λ1波长的近红外激光进行调谐并产生λ2波长的近红外激光，与此同时，信号发生器31发出的周期性脉冲信号经声光调Q驱动32转化为周期性高频振荡信号，在高频振荡信号作用时，声光调Q晶体33内的折射率发生变化，形成等效的“相位光栅”。当λ2波长的近红外激光通过声光调Q晶体33时，产生布拉格衍射，使得第一谐振腔处于高损耗低Q值状态，不能产生激光振荡。当高频振荡信号消失时，第一谐振腔又变为高Q值状态。周期性的高频振荡作用于声光调Q晶体33时，即产生周期性的Q值变化，对应产生λ2波长的脉冲激光输出。λ2波长的脉冲激光经过第三反射镜41后，作为泵浦光对掺镨氟化锂钇晶体42进行激励，在第二谐振腔中形成激光振荡最终输出4.4μm中红外脉冲激光。

在本发明的另一实施例中，泵浦光波长调谐模块21选用F-P标准具。F-P标准具可设置在掺铥钇铝石榴石晶体13的后端，以对掺铥钇铝石榴石晶体13输出的2μm近红外激光进行波长调谐。由于F-P标准具具有精细度高、调谐速度快和体积小等优点，因此该中红外激光器中的泵浦光波长调谐模块21选用F-P标准具，可进一步提高调谐速度，减小中红外激光器的体积。但应当理解的是，泵浦光波长调谐模块21除了使用F-P标准具之外，也可以采用其他的能达到调谐功能的装置。

为使本领域技术人员更好地了解本发明，下面将以具体实施例说明本发明的实施方式。

在一具体实施例中，腔内泵浦中红外脉冲激光器中的第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜均为平面镜；且第一反射镜的靠近掺铥钇铝石榴石晶体一侧的端面膜系制备要求对2μm近红外激光具有高于99.9％的反射率；第二反射镜的膜系制备要求对波长2μm近红外激光透过率20％、对波长4.4μm中红外激光透过率10％；第三反射镜的靠近掺镨氟化锂钇晶体一侧的端面膜系制备要求对4.4μm中红外激光具有高于98％的反射率，并且第三反射镜的左右两端的膜系制备要求对2μm近红外激光具有高于99％的透射率。掺铥钇铝石榴石晶体的铥离子掺杂浓度为3.at％，其左右端面的膜系制备要求对2μm近红外激光具有高于99％的透射率；掺镨氟化锂钇晶体的镨离子掺杂浓度为5.at％，其左右端面的膜系制备要求对2μm近红外激光和4.4μm中红外激光具有高于99％的透过率。FP标准具的透射峰为2um，左右表面无镀膜要求。声光调Q晶体为二氧化碲晶体，驱动频率为40.68MHz，最大衍射效率为85％；声光调Q驱动的最大射频大于声光调Q晶体的可驱动频率，具体设置为50MHz。第一激光晶体热沉和第二激光晶体热沉为紫铜材质，热沉和激光晶体接触的表面位置由银箔填充以保证其散热效果。通过使用本具体实施例中的腔内泵浦中红外脉冲激光器发现，当整个激光系统处于稳定的运行状态时，第二反射镜即可输出稳定的4.4μm中红外激光。

通过上述实施例可以发现，本发明实施例中的腔内泵浦中红外脉冲激光器不需要对晶体进行温度控制，因此使得中红外脉冲激光器结构简单；泵浦激光器设置在第一谐振腔内形成腔内泵浦结构，提高了系统的稳定性及光的转换效率；经泵浦光调谐模块波长调谐和激光调Q模块调Q后的2μm近红外激光以串联泵浦的方式直接激发掺镨氟化锂钇晶体输出4μm中红外激光，获得了较为稳定的激光光束，实现了较高的光转换效率。

本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

上述所列实施例，显示和描述了本发明的基本原理与主要特征，但本发明不受上述实施例的限制，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下对本发明做出的修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种腔内泵浦中红外脉冲激光器，其特征在于，所述激光器包括：

激光泵浦模块，包括泵浦激光器和第一谐振腔；其中，所述第一谐振腔包括掺铥钇铝石榴石晶体；所述泵浦激光器用于输出泵浦光；所述掺铥钇铝石榴石晶体用于对所述泵浦光进行能量吸收并输出2μm近红外激光，以在所述第一谐振腔中形成2μm激光振荡；

泵浦光波长调谐模块，位于所述第一谐振腔内，用于对2μm近红外激光进行波长调谐，以匹配掺镨氟化锂钇晶体的吸收峰；

激光调Q模块，位于所述第一谐振腔内，用于调整波长调谐后的2μm近红外激光的Q值，以将波长调谐后的2μm近红外激光转化为脉冲激光；

中红外激光模块，包括位于所述第一谐振腔中的第二谐振腔，所述第二谐振腔包括掺镨氟化锂钇晶体；所述掺镨氟化锂钇晶体用于对波长调谐且调整Q值后的2μm近红外激光进行能量吸收并输出4.4μm中红外激光，以在所述第二谐振腔中形成4.4激光振荡，并从所述第二谐振腔的输出镜输出4.4μm中红外激光。

2.根据权利要求1所述的腔内泵浦中红外脉冲激光器，其特征在于，所述第一谐振腔还包括第一反射镜和第二反射镜；所述掺铥钇铝石榴石晶体位于所述第一反射镜和所述第二反射镜之间，所述泵浦光波长调谐模块和所述激光调Q模块均位于所述掺铥钇铝石榴石晶体和所述第二反射镜之间，所述第二谐振腔位于所述泵浦光波长调谐模块及所述激光调Q模块与所述第二反射镜之间；所述第一反射镜用于使2μm近红外激光增益；所述第二反射镜用于作为所述第一谐振腔的输出镜并使得在所述第一谐振腔中形成2.2μm激光振荡。

3.根据权利要求2所述的腔内泵浦中红外脉冲激光器，其特征在于，所述第二谐振腔还包括第三反射镜和所述第二反射镜；所述第三反射镜位于所述泵浦光波长调谐模块及所述激光调Q模块与所述掺镨氟化锂钇晶体之间；所述第三反射镜用于允许2μm近红外激光透过，并使4.4μm中红外激光增益；所述第二反射镜还用于作为所述第二谐振腔的输出镜并使得在所述第二谐振腔中形成4.4μm激光振荡。

4.根据权利要求3所述的腔内泵浦中红外脉冲激光器，其特征在于，所述泵浦激光器为巴条激光器，所述掺铥钇铝石榴石晶体为条形；所述巴条激光器输出的泵浦光从所述掺铥钇铝石榴石晶体的侧面进入所述掺铥钇铝石榴石晶体；所述掺铥钇铝石榴石晶体允许2μm近红外激光经由其端面穿过所述掺铥钇铝石榴石晶体；所述掺镨氟化锂钇晶体为条形，其允许4.4μm中红外激光和2μm近红外激光经由其端面穿过所述掺镨氟化锂钇晶体。

5.根据权利要求4所述的腔内泵浦中红外脉冲激光器，其特征在于，所述第一反射镜、所述第二反射镜和所述第三反射镜为两两平行的平面镜；所述第一反射镜的靠近所述掺铥钇铝石榴石晶体的一侧的膜对2μm近红外激光进行全反射，所述第三反射镜的靠近所述掺镨氟化锂钇晶体的一侧的膜对4.4μm中红外激光进行全反射，所述第二反射镜对2μm近红外激光的透过率为第一设定值，对4.4μm中红外激光的透过率为第二设定值。

6.根据权利要求5所述的腔内泵浦中红外脉冲激光器，其特征在于，所述掺铥钇铝石榴石晶体和所述掺镨氟化锂钇晶体均垂直于所述第一反射镜、所述第二反射镜和所述第三反射镜。

7.根据权利要求4所述的腔内泵浦中红外脉冲激光器，其特征在于，所述巴条激光器用于输出795nm泵浦光。

8.根据权利要求1至7任一项所述的腔内泵浦中红外脉冲激光器，其特征在于，

所述激光泵浦模块还包括第一激光晶体热沉，用于对所述掺铥钇铝石榴石晶体散热；和/或，

所述中红外激光模块还包括第二激光晶体热沉，用于对所述掺镨氟化锂钇晶体散热。

9.根据权利要求1至7任一项所述的腔内泵浦中红外脉冲激光器，其特征在于，所述激光调Q模块包括：

信号发生器，用于产生信号波；

声光调Q驱动，用于将所述信号波转化为电信号；

声光调Q晶体，设置在所述第一谐振腔内，用于在所述电信号的驱动下将波长调谐后的2μm近红外激光转化为脉冲激光。

10.根据权利要求1至7任一项所述的腔内泵浦中红外脉冲激光器，其特征在于，所述泵浦光波长调谐模块为F-P标准具。

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