CN114389127A - 一种人眼安全微片激光器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的人眼安全微片激光器，包括所述第一四段式键合晶体(4)及所述第二四段式键合晶体(9)，其采用四段式键合设计，最前段和最后段为不掺杂的磷酸玻璃，这两段可以增大掺杂区的散热面积，加快激光增益介质散热速度，减弱中间段掺杂区的热透镜效应，降低热应力，保证激光增益介质能稳定地输出高能量高重频的1535nm激光；其中间段使用Yb3+/Er3+共掺磷酸玻璃作为激光增益介质，有效提高泵浦光的利用率；其键合晶体两端面作为激光的谐振腔，激光器的稳定性、可靠性高，抗冲击振动能力强；且使用偏振合束技术将两束1535nm波长激光合到一起既可保证高的单脉冲能量输出，又可以将重复频率提高一倍，即平均功率提升一倍。
Description
技术领域
本申请涉及激光技术领域，特别涉及一种人眼安全微片激光器。
背景技术
波长为1.5μm的被动调Q微片激光器具备结构紧凑、体积小、抗冲击振动能力强、可适应高低温环境工作、光束质量高、人眼安全等特点，广泛应用于激光测距、激光雷达、生物医学、军工等领域。
现有技术中，使用中心波长为940nm的LD激光去泵浦掺Er3+的磷酸玻璃增益介质，再用Co2+:MgAL2O4作为被动调Q晶体实现纳秒脉宽1535nm波长激光输出。但是由于掺杂Er3+的磷酸玻璃增益介质对泵浦光吸收弱，不能充分将泵浦光转化为1535nm波长激光；且940nm泵浦光转化为1535nm激光的过程中量子亏损大，高能量1535nm激光输出时晶体中会产生较多热量，限制了激光器不能在高重频下运转，通常工作在10Hz以下，平均输出功率低。
发明内容
鉴于此，有必要针对现有技术中存在缺陷提供一种激光增益介质能稳定地输出高能量高重频的1535nm激光的人眼安全微片激光器。
为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
本申请提供了一种人眼安全微片激光器，包括：第一LD泵浦源(1)、第一准直透镜(2)、第一聚焦透镜(3)、第一四段式键合晶体(4)、偏振片(5)、第二LD泵浦源(6)、第二准直透镜(7)、第二聚焦透镜(8)、第二四段式键合晶体(9)及二分之一波片(10)，所述第一四段式键合晶体(4)及所述第二四段式键合晶体(9)结构相同，均可形成激光振荡的谐振腔，且包括从左到右共四段，第一段和第四段为不掺杂的磷酸玻璃，第二段为Yb3+/Er3+共掺磷酸玻璃，第三段为Co2+:MgAL2O4晶体；其中：
所述第一LD泵浦源(1)出射的第一泵浦光入射进入所述第一准直透镜(2)，所述第一准直透镜(2)将入射的所述第一泵浦光的波长光的发散角进行压缩使所述第一泵浦光的波长光束变成第一近似平行光，所述第一近似平行光经所述第一聚焦透镜(3)后形成第一汇聚光束，所述第一汇聚光束的焦点聚焦于所述第一四段式键合晶体(4)的中心，并形成激光振荡的谐振腔；所述第二LD泵浦源(6)出射的第二泵浦光入射进入所述第二准直透镜(7)，所述第二准直透镜(7)将入射的所述第二泵浦光的波长光的发散角进行压缩使所述第二泵浦光的波长光束变成第二近似平行光，所述第二近似平行光经所述第二聚焦透镜(8)后形成第二汇聚光束，所述第二汇聚光束的焦点聚焦于所述第二四段式键合晶体(9)的中心，并形成激光振荡的谐振腔；
经所述第一四段式键合晶体(4)产生的光束透射所述偏振片(5)，经所述第二四段式键合晶体(9)产生的光束进入所述二分之一波片(10)，经所述二分之一波片(10)后偏振方向旋转90°，再经所述偏振片(5)反射，使得两束激光整合成一束激光。
在其中一些实施例中，所述第一LD泵浦源(1)及第二LD泵浦源(6)用于提供940nm波长泵浦光。
在其中一些实施例中，所述第一四段式键合晶体(4)及所述第二四段式键合晶体(9)用于吸收940nm波长光能量，然后转化为1535nm波长激光辐射出去。
在其中一些实施例中，所述第一四段式键合晶体(4)及所述第二四段式键合晶体(9)的两个通光端面分别镀对1535nm波长高反和部分反射的膜层。
本申请采用上述技术方案，其有益效果如下：
本申请提供的人眼安全微片激光器，包括所述第一四段式键合晶体(4)及所述第二四段式键合晶体(9)，其采用四段式键合设计，最前段和最后段为不掺杂的磷酸玻璃，这两段可以增大掺杂区的散热面积，加快激光增益介质散热速度，减弱中间段掺杂区的热透镜效应，降低热应力，保证激光增益介质能稳定地输出高能量高重频的1535nm激光；其中间段使用Yb3+/Er3+共掺磷酸玻璃作为激光增益介质，有效提高泵浦光的利用率；其键合晶体两端面作为激光的谐振腔，激光器的稳定性、可靠性高，抗冲击振动能力强；且使用偏振合束技术将两束1535nm波长激光合到一起既可保证高的单脉冲能量输出，又可以将重复频率提高一倍，即平均功率提升一倍。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请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，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的人眼安全微片激光器的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。
实施例1
请参阅图1，为本实施例提供的一种人眼安全微片激光器的结构示意图，包括：第一LD泵浦源(1)、第一准直透镜(2)、第一聚焦透镜(3)、第一四段式键合晶体(4)、偏振片(5)、第二LD泵浦源(6)、第二准直透镜(7)、第二聚焦透镜(8)、第二四段式键合晶体(9)及二分之一波片(10)，所述第一四段式键合晶体(4)及所述第二四段式键合晶体(9)结构相同，均可形成激光振荡的谐振腔，且包括从左到右共四段，第一段和第四段为不掺杂的磷酸玻璃，第二段为Yb3+/Er3+共掺磷酸玻璃，第三段为Co2+:MgAL2O4晶体。
具体地，第一LD泵浦源(1)及第二LD泵浦源(6)用于提供940nm波长泵浦光。
具体地，所述第一四段式键合晶体(4)及所述第二四段式键合晶体(9)从左到右共4段，第一段和第四段为不掺杂的磷酸玻璃，用于改善激光增益介质散热能力，减弱激光增益介质热透镜效应。
第二段为Yb3+/Er3+共掺磷酸玻璃，用于吸收940nm波长光能量，然后转化为1535nm波长激光辐射出去。
可以理解，使用Yb3+/Er3+共掺磷酸玻璃作为激光增益介质，Yb3+起敏化作用，可以增强Er3+对泵浦光的吸收，提高泵浦光转化效率。
第三段为Co2+:MgAL2O4晶体，用于激光被动调Q，使1535nm波长激光转化为时间宽度为纳秒量级的脉冲光。
进一步地，所述第一四段式键合晶体(4)及所述第二四段式键合晶体(9)的两个通光端面分别镀对1535nm波长高反和部分反射的膜层。
可以理解，采用镀特殊膜层的这两个通光端面作为激光的谐振腔，激光器的稳定性、可靠性高，抗冲击振动能力强。
上述人眼安全微片激光器的工作方式如下：
所述第一LD泵浦源(1)出射的940nm波长的第一泵浦光入射进入所述第一准直透镜(2)，所述第一准直透镜(2)将入射的所述第一泵浦光的波长光的发散角进行压缩使所述第一泵浦光的波长光束变成第一近似平行光，所述第一近似平行光经所述第一聚焦透镜(3)后形成第一汇聚光束，所述第一汇聚光束的焦点聚焦于所述第一四段式键合晶体(4)的中心，并形成激光振荡的谐振腔；所述第二LD泵浦源(6)出射的940nm波长的第二泵浦光入射进入所述第二准直透镜(7)，所述第二准直透镜(7)将入射的所述第二泵浦光的波长光的发散角进行压缩使所述第二泵浦光的波长光束变成第二近似平行光，所述第二近似平行光经所述第二聚焦透镜(8)后形成第二汇聚光束，所述第二汇聚光束的焦点聚焦于所述第二四段式键合晶体(9)的中心，并形成激光振荡的谐振腔；
经所述第一四段式键合晶体(4)产生的1535nm波长光束透射所述偏振片(5)，经所述第二四段式键合晶体(9)产生的1535nm波长光束进入所述二分之一波片(10)，经所述二分之一波片(10)后偏振方向旋转90°，再经所述偏振片(5)反射，使得两束激光整合成一束激光。
可以理解，本申请上述实施例使用偏振合束技术将两束1535nm波长激光合到一起既可保证高的单脉冲能量输出，又可以将重复频率提高一倍。
本申请提供的人眼安全微片激光器，包括所述第一四段式键合晶体(4)及所述第二四段式键合晶体(9)，其采用四段式键合设计，最前段和最后段为不掺杂的磷酸玻璃，这两段可以增大掺杂区的散热面积，加快激光增益介质散热速度，减弱中间段掺杂区的热透镜效应，降低热应力，保证激光增益介质能稳定地输出高能量高重频的1535nm激光；其中间段使用Yb3+/Er3+共掺磷酸玻璃作为激光增益介质，有效提高泵浦光的利用率；其键合晶体两端面作为激光的谐振腔，激光器的稳定性、可靠性高，抗冲击振动能力强；且使用偏振合束技术将两束1535nm波长激光合到一起既可保证高的单脉冲能量输出，又可以将重复频率提高一倍，即平均功率提升一倍。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，仅具体描述了本申请的技术原理，这些描述只是为了解释本申请的原理，不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处解释，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，及本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其他具体实施方式，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种人眼安全微片激光器，其特征在于，包括：第一LD泵浦源(1)、第一准直透镜(2)、第一聚焦透镜(3)、第一四段式键合晶体(4)、偏振片(5)、第二LD泵浦源(6)、第二准直透镜(7)、第二聚焦透镜(8)、第二四段式键合晶体(9)及二分之一波片(10)，所述第一四段式键合晶体(4)及所述第二四段式键合晶体(9)结构相同，均可形成激光振荡的谐振腔，且包括从左到右共四段，第一段和第四段为不掺杂的磷酸玻璃，第二段为Yb3+/Er3+共掺磷酸玻璃，第三段为Co2+:MgAL2O4晶体；其中：
所述第一LD泵浦源(1)出射的第一泵浦光入射进入所述第一准直透镜(2)，所述第一准直透镜(2)将入射的所述第一泵浦光的波长光的发散角进行压缩使所述第一泵浦光的波长光束变成第一近似平行光，所述第一近似平行光经所述第一聚焦透镜(3)后形成第一汇聚光束，所述第一汇聚光束的焦点聚焦于所述第一四段式键合晶体(4)的中心，并形成激光振荡的谐振腔；所述第二LD泵浦源(6)出射的第二泵浦光入射进入所述第二准直透镜(7)，所述第二准直透镜(7)将入射的所述第二泵浦光的波长光的发散角进行压缩使所述第二泵浦光的波长光束变成第二近似平行光，所述第二近似平行光经所述第二聚焦透镜(8)后形成第二汇聚光束，所述第二汇聚光束的焦点聚焦于所述第二四段式键合晶体(9)的中心，并形成激光振荡的谐振腔；
经所述第一四段式键合晶体(4)产生的光束透射所述偏振片(5)，经所述第二四段式键合晶体(9)产生的光束进入所述二分之一波片(10)，经所述二分之一波片(10)后偏振方向旋转90°，再经所述偏振片(5)反射，使得两束激光整合成一束激光。
2.如权利要求1所述的人眼安全微片激光器，其特征在于，所述第一LD泵浦源(1)及第二LD泵浦源(6)用于提供940nm波长泵浦光。
3.如权利要求1所述的人眼安全微片激光器，其特征在于，所述第一四段式键合晶体(4)及所述第二四段式键合晶体(9)用于吸收940nm波长光能量，然后转化为1535nm波长激光辐射出去。
4.如权利要求3所述的人眼安全微片激光器，其特征在于，所述第一四段式键合晶体(4)及所述第二四段式键合晶体(9)的两个通光端面分别镀对1535nm波长高反和部分反射的膜层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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