CN112054375A - 一种电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法及激光器 - Google Patents

一种电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法及激光器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电子‑声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法及装置，调控方法包括激光晶体切割方向、谐振腔镀膜、温度控制三个方面的调控。主要针对电子‑声子耦合的激光发射，可产生误差在±2nm的激光波长，抑制电子在本征能级间跃迁所产生的激光波长，实现电子‑声子耦合下的精准波长调控。电子‑声子耦合激光晶体可适用于过渡金属及稀土离子中耦合较强的发光离子，优选的为Cr3+、Yb3+、Ti3+、Tm3+等激光激活离子。本发明还提供电子‑声子耦合的高集成全固态激光波长调控装置。本发明具有输出波长稳定、可控性好、成本低、环境适应性好等优势，可补充现有电子本征能级产生的激光波长的空白，在医学、显示等急需关键特殊波长的激光有重要意义。

Description

一种电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法及激 光器
技术领域
本发明基于电子-声子耦合效应，涉及一种可突破本征能级限制的高集成全固态激光精准波长调控技术，属于激光技术领域。
背景技术
激光，即受激辐射光放大的简称，具有高能量密度、高相干性、单色性和方向性的特点，根据激光原理，激光的输出波长取决于增益介质中激活离子的能级。激光发展60年来，人们一般通过研究增益介质的荧光辐射特性来判定可出射激光的波长，并发展了Judd-Ofelt(J-O)理论、Fuchtbauer-Landenburg(F-L)方法等系列分析工具。
电子-声子耦合是指激活离子置于晶格中时，其关键电子与晶格发生相互作用从而产生电子与声子间能量传递，从而改变电子跃迁过程，调节激光的输出波长。该电子-声子耦合作用对于电子的本征能级分裂属于微扰作用，而长期被人们所忽视，但基于激光的放大过程可实现其放大，获得所需激光输出。该过程弥补了电子本征能级和激光波长固定的难题，可拓展激光波长。本发明的发明人前期专利文件CN108923236A公开了一种基于钕离子掺杂的钒酸盐晶体激光器，利用钕离子掺杂的钒酸盐晶体中电子-声子耦合作用来拓展发射光谱，进而得到1123nm-1300nm波段激光的输出。然而，正是由于电子-声子耦合作用的微扰作用及声子与温度密切相关的特性，因此激光过程中波长随着激光过程发生漂移，难以控制，且对温度影响敏感，环境适应性差，无法实现激光波长的精确调控和稳定输出，使得电子-声子耦合效应发现以来难以在激光中广泛应用。
发明内容
针对电子-声子耦合下激光产生技术的瓶颈难题，尤其是现有技术无法实现激光波长的精确调控和稳定输出的不足，本发明提出一种电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法。本发明涉及晶体切割方向、谐振腔镀膜设计、温度控制等三个方面设计和调控技术，其中晶体切割方向沿电子-声子耦合的最大增益方向切割、谐振腔膜系直接镀在晶体表面、在应用时根据晶体增益调节晶体温度；其目标是实现电子-声子耦合的高集成全固态激光的波长精确调控和稳定输出。本发明实现了高集成全固态激光波长的稳定调谐，提高了激光的产生效率和环境适应性，且该发明从理论上讲适用于所有电子-声子耦合下的全固态激光波长精确调控和稳定输出，具有普适性。
术语解释：
高反射：是指对特定波长或波段入射光的反射率大于99％。
高透过：是指对特定波长或波段光的透过率大于99％。
at.％：为原子百分比。
本发明的技术方案如下：
一种电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法，包括激光晶体切割方向、谐振腔镀膜、温度控制三个方面的调控；所述的激光晶体切割方向是沿电子-声子耦合的最大增益方向切割，所述的谐振腔镀膜是将谐振腔膜直接镀在晶体表面，所述的温度控制是在应用时根据晶体增益的温度特性调节外部控温，其目标是实现电子-声子耦合的高集成全固态激光的波长精确调控和稳定输出。
根据本发明，优选的，所述的激光晶体为激活离子掺杂的激光晶体，所述的激活离子为电子-声子耦合较强的离子，优选为Cr3+、Yb3+、Ti3+、Tm3+等激光激活离子，激活离子的掺杂浓度为0.1at.％-40at.％；
进一步优选的，如：Cr3+离子掺杂浓度为0.1at.％-0.5at.％；优选Yb3+离子掺杂浓度为10at.％-25at.％，最优选，Yb3+离子掺杂浓度为10at.％-15at.％。
根据本发明，优选的，所用激光晶体切割方向为沿电子-声子耦合的最大折射率虚部即最大增益方向切割。该方向是目前荧光光谱难以测量到，只能由电子-声子耦合的黄昆因子理论计算且根据晶体各向异性计算空间分布获得。折射率n(ω)是介质与光相互作用的关键物理量，可用n(ω)＝n1(ω)+in2(ω)表示。其中，实部n1(ω)表示介质对电磁波的色散，虚部n2(ω)表示介质对电磁波的增益，且增益与虚部正相关。对称性为单斜相、三斜等晶体，折射率虚部与实部不重合；对于立方、六方、四方、三方及正交对称性的晶体，其实部与虚部重合。因此激光晶体沿电子-声子耦合最大折射率虚部方向切割时，对应最大增益处的激光相较于其他波长的激光具有明显优势，从而获得出射，实现对波长的精确调控和稳定输出。
根据本发明，优选的，为实现高集成设计，采用微片激光方式和“双边扣”膜系设计，即为：激光谐振腔膜系直接镀在所述电子-声子耦合激光晶体表面，所述输入腔镜和输出腔镜介质膜通过增益和损耗条件设计，以抑制电子在本征能级间跃迁所产生的激光波长，并实现电子-声子耦合下的精准波长调控，优选的，输入腔镜介质膜至少有对泵浦波段高透过，对相应出射激光波段高反射，且对临近出射激光短波长(激光波长减10～100nm)高透过或部分透过，所选高反射、高透过或部分透过波段与所得激光波长有关；
进一步优选的，针对所得激光波长为850-900nm时，可选择对600-700nm高透过、对850-900nm高反射及对临近出射激光短波长(激光波长减10～100nm)高透过的输入腔镜介质膜；针对所得激光波长为900-1100nm时，可选择对500-550nm高透过、对880-1100nm高反射及对临近出射激光短波长(激光波长减10～100nm)高透过的输入腔镜介质膜；针对所得激光波长为1110-1300nm时，可选择对900-1000nm高透过、对1100-1300nm高反射及对临近出射激光短波长(激光波长减10～100nm)部分透过的输入腔镜介质膜；针对所得激光波长为2000-2400nm时，可选择对750-850nm高透过、2000-2400nm高反射及对临近出射激光短波长(激光波长减10～100nm)高透过的输入腔镜介质膜。
根据本发明，优选的，输出腔镜介质膜至少有对泵浦光高反射、对出射激光波段及临近出射激光长波长(激光波长加10～100nm)高透过或部分透过的介质膜；
进一步优选的，针对所得激光波长为850-900nm时，可选择对600-700nm高反射、对850-900nm部分透过及对临近出射激光长波长(激光波长加10～100nm)高透过的输出腔镜介质膜；针对所得激光波长为900-1100nm时，可选择对500-550nm高反射、对880-1100nm部分透过及对临近出射激光长波长(激光波长加10～100nm)高透过的输出腔镜介质膜；针对所得激光波长为1110-1300nm时，可选择对900-1000nm高反射、对1100-1300nm部分透过及对临近出射激光长波长(激光波长加10～100nm)部分透过的输出腔镜介质膜；针对所得激光波长为2000-2400nm时，可选择对750-850nm高反射、2000-2400nm部分透过及对临近出射激光长波长(激光波长加10～100nm)高透过的输出腔镜介质膜。
根据本发明，优选的，激光晶体的温度需按照电子-声子耦合下的增益计算予以控制，从而实现拟获得波长的激光增益最大化和稳定性；优选的，晶体温度范围为2-80℃，进一步优选为10-40℃；
优选的，晶体截面中心与散热面的距离为0.5-20mm，进一步优选的电子-声子耦合激光晶体截面中心与散热面的距离为1-10mm。
根据本发明，还提供电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控装置，包括沿光路方向依次排列的泵浦源、激光聚焦系统、电子-声子耦合激光晶体；
所述的电子-声子耦合激光晶体在入射光端镀有输入腔镜介质膜，在出射光端镀有输出腔镜介质膜，所述输入腔镜介质膜与输出腔镜介质膜形成激光谐振腔；所述的输入腔镜介质膜对泵浦波段高透过、对相应出射激光波段高反射、且对激光波长减10～100nm的临近出射激光短波长高透过或部分透过；所述的输出腔镜介质膜对泵浦光高反射、对出射激光波段及激光波长加10～100nm的临近波长高透过或部分透过；
所述的电子-声子耦合激光晶体切割方向是沿电子-声子耦合的最大增益方向切割，电子-声子耦合激光晶体为激活离子掺杂的激光晶体，所述的激活离子为电子-声子耦合较强的离子；
所述的电子-声子耦合激光晶体的温度范围为2-80℃。
根据本发明，优选的，所述的泵浦源为钛宝石激光器或激光二极管激光器。泵浦源发射波长与掺杂离子的吸收特性有关。当泵浦源采用端面泵浦方式聚焦入射到激光微片上且输出功率超过阈值时，可产生波长稳定的激光输出。
根据本发明，优选的，所述的激光聚焦系统由单个或多个凸透镜组成，其焦距根据具体使用情况而定，优选的焦距是1-10cm。可参照现有技术。
根据本发明，优选的，所述泵浦源为激光二极管激光器，泵浦波长为658nm。
根据本发明，优选的，所述电子-声子耦合激光晶体是翠绿宝石晶体，Cr3+离子掺杂浓度为0.2at.％，切割方向即通光方向为光学主轴Z方向，电子-声子耦合激光晶体通光长度为10mm，截面中心与散热面的距离为1.5mm，晶体温度控制为50℃。
根据本发明，优选的，所述输入腔镜介质膜为对600-700nm高透过、对830-880nm高反射及对750-800nm高透过的介质膜；所述输出腔镜介质膜为对600-700nm高反射、对830-880nm透过率为2％及对900-940nm高透过的介质膜。
根据本发明，电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控装置，一种优选的实施方案如下：
沿光路方向依次排列的泵浦源、激光聚焦系统、电子-声子耦合激光晶体；所述泵浦源为激光二极管激光器，泵浦波长为658nm，所述电子-声子耦合激光晶体是翠绿宝石晶体，Cr3+离子掺杂浓度为0.2at.％，切割方向即通光方向为光学主轴Z方向，电子-声子耦合激光晶体通光长度为10mm，截面中心与散热面的距离为1.5mm，晶体温度控制为50℃；
在电子-声子耦合激光晶体的入射光端镀有输入腔镜介质膜，出射光端镀有输出腔镜介质膜，所述输入腔镜介质膜与输出腔镜介质膜形成激光谐振腔。所述输入腔镜介质膜镀以对600-700nm高透过、对830-880nm高反射及对750-800nm高透过的介质膜；所述输出腔镜介质膜镀以对600-700nm高反射、对830-880nm透过率为2％及对900-940nm高透过的介质膜。
开启泵浦源，加大泵浦功率，可实现850nm的电子-声子耦合激光的输出。
与现有全固态激光器相比，本发明的有益效果包括：
1、本发明所涉及的电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法主要针对的是电子-声子耦合的激光发射，电子-声子耦合作用可使晶体固有的晶格振动(声子)参与到电子跃迁过程中来，从而突破固有能级等本征特性限制，在晶体中构建“虚”能级，实现突破荧光波长限制的激光输出。但如何实现精准的波长调控，获得波长稳定、可控性好的激光输出，一直是国际难题。本发明以大量的理论计算为指导，通过沿电子-声子耦合的最大增益方向切割晶体、晶体温度调节、“双边扣”的谐振腔膜系设计等三方面，控制电子在本征能级与不同“虚”能级(对应不同的晶格振动模式)间的跃迁途径，实现对输出波长的精准调控和稳定输出。
2、本发明的电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法是采用微片式设计，将腔镜膜系直接镀于晶体表面，可实现精准调控的电子-声子耦合激光输出。与现有的全固态激光器相比，本发明可填补现有电子本征能级产生的激光波长的空白，同时具有高集成、稳定、紧凑、体积小等优势；降低了生产调试和加工难度，易于装调，保证了生产过程中的一致性，易于批量化生产。
附图说明
图1为本发明实施例1实现850nm输出的电子-声子耦合的高集成全固态激光调控装置的结构示意图。其中：1是泵浦源；2是激光聚焦系统，将泵浦源发出的光聚焦于电子-声子耦合激光晶体中；3是镀以对600-700nm高透过、对830-880nm高反射及对750-800nm高透过的输入腔镜介质膜；4是电子-声子耦合激光晶体；5是对600-700nm高反射、对830-880nm透过率为2％及对900-940nm高透过的输出腔镜介质膜；6是电子-声子耦合激光精准输出。
图2是本发明实施例2中高集成全固态电子-声子耦合激光输出波长图谱；横坐标是波长(nm)，纵坐标是强度(任意单位)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
本发明提供一种电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法，包括激光晶体切割方向、谐振腔镀膜、温度控制三个方面的调控；所述的激光晶体切割方向是沿电子-声子耦合的最大增益方向切割，所述的谐振腔镀膜是将谐振腔膜直接镀在晶体表面，所述的温度控制是在应用时根据晶体增益的温度特性调节外部控温，其目标是实现电子-声子耦合的高集成全固态激光的波长精确调控和稳定输出。
根据本发明，一种优选的实施方式，所述的激光晶体为激活离子掺杂的激光晶体，所述的激活离子为电子-声子耦合较强的离子，优选为Cr3+、Yb3+、Ti3+、Tm3+等激光激活离子，激活离子的掺杂浓度为0.1at.％-40at.％；
进一步优选的，如：Cr3+离子掺杂浓度为0.1at.％-0.5at.％；优选Yb3+离子掺杂浓度为10at.％-25at.％，最优选，Yb3+离子掺杂浓度为10at.％-15at.％。
根据本发明，一种优选的实施方式，所用激光晶体切割方向为沿电子-声子耦合的最大折射率虚部即最大增益方向切割。该方向是目前荧光光谱难以测量到，只能由电子-声子耦合的黄昆因子理论计算且根据晶体各向异性计算空间分布获得。对称性为单斜相、三斜等晶体，折射率虚部与实部不重合；对于立方、六方、四方、三方及正交对称性的晶体，其实部与虚部重合。折射率n(ω)是光与介质相互作用的关键物理量，可用n(ω)＝n1(ω)+in2(ω)表示。其中，实部n1(ω)表示介质对电磁波的色散，虚部n2(ω)表示介质对电磁波的增益，且增益与虚部正相关。因此激光晶体沿电子-声子耦合最大折射率虚部方向切割时，对应最大增益处的激光相较于其他波长的激光具有明显优势，从而获得出射，实现对波长的精确调控和稳定输出。
根据本发明，一种优选的实施方式，为实现高集成设计，采用微片激光方式和“双边扣”膜系设计，即为：激光谐振腔膜系直接镀在所述电子-声子耦合激光晶体表面，所述输入腔镜和输出腔镜介质膜通过增益和损耗条件设计，以抑制电子在本征能级间跃迁所产生的激光波长，并实现电子-声子耦合下的精准波长调控；
优选的，输入腔镜介质膜至少有对泵浦波段高透过，对相应出射激光波段高反射，且对临近出射激光短波长(激光波长减10～100nm)高透过或部分透过，所选高反射、高透过或部分透过波段与所得激光波长有关；
进一步优选的，针对所得激光波长为850-900nm时，可选择对600-700nm高透过、对850-900nm高反射及对临近出射激光短波长(激光波长减10～100nm)高透过的输入腔镜介质膜；针对所得激光波长为900-1100nm时，可选择对500-550nm高透过、对880-1100nm高反射及对临近出射激光短波长(激光波长减10～100nm)高透过的输入腔镜介质膜；针对所得激光波长为1110-1300nm时，可选择对900-1000nm高透过、对1100-1300nm高反射及对临近出射激光短波长(激光波长减10～100nm)部分透过的输入腔镜介质膜；针对所得激光波长为2000-2400nm时，可选择对750-850nm高透过、2000-2400nm高反射及对临近出射激光短波长(激光波长减10～100nm)高透过的输入腔镜介质膜。
根据本发明，优选的，输出腔镜介质膜至少有对泵浦光高反射、对出射激光波段及临近出射激光长波长(激光波长加10～100nm)高透过或部分透过的介质膜；
进一步优选的，针对所得激光波长为850-900nm时，可选择对600-700nm高反射、对850-900nm部分透过及对临近出射激光长波长(激光波长加10～100nm)高透过的输出腔镜介质膜；针对所得激光波长为900-1100nm时，可选择对500-550nm高反射、对880-1100nm部分透过及对临近出射激光长波长(激光波长加10～100nm)高透过的输出腔镜介质膜；针对所得激光波长为1110-1300nm时，可选择对900-1000nm高反射、对1100-1300nm部分透过及对临近出射激光长波长(激光波长加10～100nm)部分透过的输出腔镜介质膜；针对所得激光波长为2000-2400nm时，可选择对750-850nm高反射、2000-2400nm部分透过及对临近出射激光长波长(激光波长加10～100nm)高透过的输出腔镜介质膜。
根据本发明，一种优选的实施方式，激光晶体的温度需按照电子-声子耦合下的增益计算予以控制，从而实现拟获得波长的激光增益最大化和稳定性；优选的，晶体温度范围为2-80℃，进一步优选为10-40℃；
优选的，晶体截面中心与散热面的距离为0.5-20mm，进一步优选的电子-声子耦合激光晶体截面中心与散热面的距离为1-10mm。
实施例1：
实现850nm输出的电子-声子耦合的高集成全固态激光调控装置。
结构如图1所示，沿光路方向依次排列的泵浦源1、激光聚焦系统2、电子-声子耦合激光晶体4；其中，所述泵浦源1为激光二极管激光器，泵浦波长为658nm，所述电子-声子耦合激光晶体4是翠绿宝石晶体，Cr3+离子掺杂浓度为0.2at.％(at.％为原子百分比)，切割方向即通光方向为光学主轴Z方向，电子-声子耦合激光晶体4通光长度为10mm，截面中心与散热面的距离为1.5mm，晶体温度控制为50℃。
在电子-声子耦合激光晶体的入射光端镀有输入腔镜介质膜3，出射光端镀有介质膜5，所述输入腔镜介质膜3与输出腔镜介质膜5形成激光谐振腔。所述输入腔镜介质膜3镀以对600-700nm高透过、对830-880nm高反射及对750-800nm高透过的介质膜；所述输出腔镜介质膜5镀以对600-700nm高反射、对830-880nm透过率为2％及对900-940nm高透过的介质膜。
开启泵浦源1，加大泵浦功率，可实现850nm的电子-声子耦合激光的输出。
实施例2：
如实施例1所述，所不同的是泵浦源1发射波长为976nm，所述电子-声子耦合激光晶体为Yb3+掺杂硼酸钙氧钇晶体，Yb3+离子掺杂浓度为20at.％。晶体长度为6mm，温度控制在5℃。输入腔镜介质膜3镀以对900-1000nm高透过、对1180-1200nm高反射及对1140-1160nm透过率为70％的介质膜；输出腔镜介质膜5对900-1000nm高反射、对1180-1200nm透过率为10％、对1220-1240nm透过率为70％的介质膜，通过黄昆因子增益计算，该晶体发射1193nm激光波长的电子-声子耦合最大增益方向为与Z轴成(103°±1°)、与X轴成(27°±1°)，聚焦系统为2:1的聚焦比例。加大泵浦功率，实现的是波长为1193nm的电子-声子耦合激光输出，波长如图2所示。可以看出，波长输出范围已经突破了Yb3+离子的荧光限制(～1100nm)，并可实现该波长的精准调控。
实施例3：
如实施例1所述，所不同的是泵浦源1为全固态激光器，发射波长为532nm，所述电子-声子耦合晶体为钛宝石，Ti3+离子掺杂浓度为0.1at.％，晶体温度控制在10℃。输入腔镜介质膜3镀以对500-550nm高透过、对880-920nm高反射及对750-850nm高透过的介质膜；输出腔镜介质膜5镀以是对500-550nm高反射、对880-920nm透过率5％、对940-980nm高透过的介质膜。晶体为三方晶系，其折射率虚部与实部重合，晶体沿着光学主轴Z轴方向切割，即通光方向沿着Z轴。实现的是波长为900nm的电子-声子耦合激光输出。
实施例4：
如实施例1所述，所不同的是泵浦源1为钛宝石激光器，发射波长为790nm，电子-声子耦合激光晶体为Tm3+掺杂的氟化钇钡晶体，Tm3+离子掺杂浓度为10at.％，通光方向在(X,Z)面内，与X轴成(22°±1°)，晶体长度为8mm，晶体温度控制在6℃。所述输入腔镜介质膜3镀以对750-850nm高透过、对2000-2200nm高反射及对1900-1980nm高透过的介质膜；晶体切割方向沿着折射率虚部最大方向由黄昆因子对应不同波长计算所得；所述输出腔镜介质膜5镀以对750-850nm高反射、对2000-2200nm透过率为1％及对2220-2280nm高透过的介质膜。实现的是波长为2100nm的电子-声子耦合激光输出。
本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变型。

Claims (10)

1.一种电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法，其特征在于，该方法包括激光晶体切割方向、谐振腔镀膜、温度控制三个方面的调控；所述的激光晶体切割方向是沿电子-声子耦合的最大增益方向切割，所述的谐振腔镀膜是将谐振腔膜直接镀在晶体表面，所述的温度控制是在应用时根据晶体增益的温度特性调节外部控温，其目标是实现电子-声子耦合的高集成全固态激光的波长精确调控和稳定输出。
2.根据权利要求1所述的电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法，其特征在于，所述的激光晶体为激活离子掺杂的激光晶体，所述的激活离子为Cr3+、Yb3+、Ti3+或Tm3+；
优选的，激活离子的掺杂浓度为0.1at.％-40at.％。
3.根据权利要求2所述的电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法，其特征在于，Cr3+离子掺杂浓度为0.1at.％-0.5at.％，Yb3+离子掺杂浓度为10at.％-25at.％。
4.根据权利要求1所述的电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法，其特征在于，所用激光晶体切割方向为沿电子-声子耦合的最大折射率虚部，即最大增益方向切割。
5.根据权利要求1所述的电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法，其特征在于，所述的谐振腔膜包括输入腔镜介质和输出腔镜介质膜，均直接镀在所述电子-声子耦合激光晶体表面，输入腔镜介质和输出腔镜介质膜通过增益和损耗条件控制，以抑制电子在本征能级间跃迁所产生的激光波长，并实现电子-声子耦合下的精准波长调控。
6.根据权利要求5所述的电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法，其特征在于，输入腔镜介质膜至少有对泵浦波段高透过，对相应出射激光波段高反射，且对激光波长减10～100nm的临近出射激光短波长高透过或部分透过；
优选的，针对所得激光波长为850-900nm时，选择对600-700nm高透过、对850-900nm高反射及对激光波长减10～100nm的临近出射激光短波长高透过的输入腔镜介质膜；针对所得激光波长为900-1100nm时，选择对500-550nm高透过、对880-1100nm高反射及对激光波长减10～100nm的临近出射激光短波长高透过的输入腔镜介质膜；针对所得激光波长为1110-1300nm时，选择对900-1000nm高透过、对1100-1300nm高反射及对激光波长减10～100nm的临近出射激光短波长部分透过的输入腔镜介质膜；针对所得激光波长为2000-2400nm时，选择对750-850nm高透过、2000-2400nm高反射及对激光波长减10～100nm的临近出射激光短波长高透过的输入腔镜介质膜；
优选的，输出腔镜介质膜至少有对泵浦光高反射、对出射激光波段及激光波长加10～100nm的临近出射激光长波长高透过或部分透过的介质膜；进一步优选的，针对所得激光波长为850-900nm时，选择对600-700nm高反射、对850-900nm部分透过及对激光波长加10～100nm的临近出射激光长波长高透过的输出腔镜介质膜；针对所得激光波长为900-1100nm时，选择对500-550nm高反射、对880-1100nm部分透过及对激光波长加10～100nm的临近出射激光长波长高透过的输出腔镜介质膜；针对所得激光波长为1110-1300nm时，选择对900-1000nm高反射、对1100-1300nm部分透过及对激光波长加10～100nm的临近出射激光长波长部分透过的输出腔镜介质膜；针对所得激光波长为2000-2400nm时，选择对750-850nm高反射、2000-2400nm部分透过及对激光波长加10～100nm的临近出射激光长波长高透过的输出腔镜介质膜。
7.根据权利要求1所述的电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法，其特征在于，激光晶体的温度范围为2-80℃；
优选的，晶体截面中心与散热面的距离为0.5-20mm。
8.一种电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控装置，其特征在于，该装置包括沿光路方向依次排列的泵浦源、激光聚焦系统、电子-声子耦合激光晶体；
所述的电子-声子耦合激光晶体在入射光端镀有输入腔镜介质膜，在出射光端镀有输出腔镜介质膜，所述输入腔镜介质膜与输出腔镜介质膜形成激光谐振腔；所述的输入腔镜介质膜对泵浦波段高透过、对相应出射激光波段高反射、且对激光波长减10～100nm的临近出射激光短波长高透过或部分透过；所述的输出腔镜介质膜对泵浦光高反射、对出射激光波段及激光波长加10～100nm的临近波长高透过或部分透过；
所述的电子-声子耦合激光晶体切割方向是沿电子-声子耦合的最大增益方向切割，电子-声子耦合激光晶体为激活离子掺杂的激光晶体，所述的激活离子为Cr3+、Yb3+、Ti3+或Tm3 +，激活离子的掺杂浓度为0.1at.％-40at.％；
所述的电子-声子耦合激光晶体的温度范围为2-80℃。
9.根据权利要求8所述的电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控装置，其特征在于，所述的泵浦源为钛宝石激光器或激光二极管激光器；
优选的，所述的激光聚焦系统由单个或多个凸透镜组成，其焦距是1-10cm；
优选的，所述泵浦源为激光二极管激光器，泵浦波长为658nm。
10.根据权利要求8所述的电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控装置，其特征在于，所述电子-声子耦合激光晶体是Cr3+离子掺杂的翠绿宝石晶体，Cr3+离子掺杂浓度为0.2at.％，切割方向即通光方向为光学主轴Z方向，电子-声子耦合激光晶体通光长度为10mm，截面中心与散热面的距离为1.5mm，晶体温度控制为50℃；
优选的，所述输入腔镜介质膜为对600-700nm高透过、对830-880nm高反射及对750-800nm高透过的介质膜；所述输出腔镜介质膜为对600-700nm高反射、对830-880nm透过率为2％及对900-940nm高透过的介质膜。
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