CN213636603U - 三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器 - Google Patents
三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN213636603U CN213636603U CN202022590082.3U CN202022590082U CN213636603U CN 213636603 U CN213636603 U CN 213636603U CN 202022590082 U CN202022590082 U CN 202022590082U CN 213636603 U CN213636603 U CN 213636603U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- ysgg
- acousto
- laser
- optic
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
本实用新型涉及激光器技术领域，尤其涉及一种三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器，包括第一双色镜、反射镜、复合晶体、第二双色镜、声光调Q开关和输出镜，反射镜、第二双色镜和输出镜构成谐振腔；第一双色镜的上方放置有第一半导体激光器，谐振腔的两端分别放置有第二半导体激光器和第三半导体激光器；第一半导体激光器和第二半导体激光器产生的泵浦光经过第一双色镜和反射镜聚焦在复合晶体，第三半导体激光器产生的泵浦光经过第二双色镜聚焦在复合晶体上，输出的激光经过声光调Q开关产生脉冲激光，脉冲激光通过输出镜输出。本实用新型提出的三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器，解决了现有的激光器转换效率低的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光器领域，尤其涉及三波长双端综合泵浦Cr：Er：YSGG声光调Q激光器。
背景技术
波长为2.7-3μm波段的中红外激光器在医学、大气遥感、非线性光学、军事等领域有着重要的应用。Er3+在4I11/2能级向4I13/2能级辐射跃迁过程中发射该波段的激光。目前，适合作为Er3+掺杂的晶体基质有YAG、GSGG、YSGG和GYSGG，其中掺Er3+的YSGG晶体比其他三种晶体具有更低的泵浦阈值和更高的输出功率等优点。但是，YSGG晶体的热导率比较低，只有YAG晶体的一半，导致掺Er3+的YSGG晶体的激光器运转过程中热效应明显。
现有的脉冲激光器存在的技术问题为：转换效率低，光束质量差，工作物质对泵浦光吸收效果不佳。
实用新型内容
本实用新型提出三波长双端综合泵浦Cr：Er：YSGG声光调Q激光器，解决了现有激光器转换效率低，光束质量差，工作物质对泵浦光吸收效果不佳的问题。
本实用新型解决上述问题的技术方案是：三波长双端综合泵浦Cr：Er：YSGG声光调Q激光器，其特殊之处在于，包括沿着激光器光路方向依次放置的第一双色镜、反射镜、复合晶体、第二双色镜、声光调Q开关和输出镜，所述反射镜、第二双色镜和输出镜构成谐振腔；
所述第一双色镜的上方放置有第一半导体激光器，所述谐振腔的两端分别放置有第二半导体激光器和第三半导体激光器；
所述第一半导体激光器和第二半导体激光器产生的泵浦光经过第一双色镜和反射镜聚焦在复合晶体，第三半导体激光器产生的泵浦光经过第二双色镜聚焦在复合晶体上，输出的激光经过声光调Q开关产生脉冲激光，所述脉冲激光通过输出镜输出。
进一步的是：所述第一半导体激光器、第二半导体激光器和第二半导体激光器的一端通过各自对应的传导光纤分别与第一耦合透镜组、第二耦合透镜组和第三耦合透镜组相连，所述第一耦合透镜组和第二耦合透镜组相互垂直放置。
进一步的是：所述第一半导体激光器为970nm半导体激光器，所述第二半导体激光器为450nm半导体激光器，所述第三半导体激光器654nm半导体激光器。
进一步的是：450nm半导体激光器的输出功率在1～15W之间调谐，654nm半导体激光器的输出功率在1mW～2W之间调谐，970nm半导体激光器的输出功率在1W～15W之间调谐。
进一步的是：所述复合晶体为Cr：Er：YSGG晶体，所述Cr：Er：YSGG晶体两端键合YSGG构成复合晶体，Cr：Er：YSGG复合晶体的两个端面镀450nm、654nm、970nm以及2.79μm波段的高透膜，并且Cr：Er：YSGG复合晶体被铟箔包裹，安装在铜块中。
进一步的是：所述Cr：Er：YSGG复合晶体中Er3+和Cr3+掺杂浓度分别为30at.％和3at.％，尺寸为3mm×3mm×12mm，掺杂部分Cr：Er：YSGG尺寸为3mm×3mm×8mm，未掺杂的YSGG尺寸为3mm×3mm×2mm。
进一步的是：所述第一双色镜的双面镀450nm45度高透过率膜，右侧面镀970nm45度高反射率膜；第二双色镜的双面镀654nm45度高透过率膜，左侧面镀2.79μm45度高反射率膜。
进一步的是：反射镜9的双面镀450/970nm增透膜，右侧面镀2.79μm高反射率膜，所述输出镜12为2.79μm波段的低透射率输出镜，输出镜的透射率为5％。
进一步的是：所述声光调Q开关的声光介质为TeO2声光晶体。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
1)本实用新型能够提高转换效率，改善光束质量，使复合晶体对泵浦光达到最佳吸收。
2)相比于790nm半导体激光器泵浦Er：YSGG，本实用新型避免了4I9/2能级上的Er3+无辐射跃迁到激光上能级4I11/2消耗的能量和产生的热，可以有效减小热效应对激光运行的影响。
3)相比与970nm半导体激光器泵浦Er：YSGG，本实用新型采用三波长泵浦，增大了激光工作物质对泵浦光的吸收，可以获得更高的增益，使得转换效率进一步提高。
4)相比于闪光灯泵浦Cr：Er：YSGG，闪光灯只有部分光谱处于增益介质的吸收带中，大幅度降低了激光系统的转换效率，并极大增加了进入激光增益介质中的无用热，增加了热效应。
5)采用450nm、654nm和970nm三个波长的半导体激光器同时作为泵浦源进行综合泵浦，并且三个波长的半导体激光器的输出功率可以调谐，以此来调整三个波长的半导体激光器的功率比例，可以使激光工作物质对这三个波长达到最佳吸收。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的结构示意图；
图2为Cr：Er：YSGG晶体中Cr3+和Er3+之间的能量转移图。
图中1-第一半导体激光器、2-第二半导体激光器、3-第三半导体激光器、4-第一耦合透镜组、5-第二耦合透镜组、6-第三耦合透镜组、7-第一双色镜、8-第二双色镜、9-反射镜、10-复合晶体、11-声光调Q开关、12-输出镜。
具体实施方式
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。
实施例1：如图1所示，三波长双端综合泵浦Cr：Er：YSGG声光调Q激光器，包括沿着激光器光路方向依次放置的第一双色镜7、反射镜9、复合晶体10、第二双色镜8、声光调Q开关11和输出镜12，反射镜9、第二双色镜8和输出镜12构成谐振腔；
第一双色镜7的上方放置有第一半导体激光器1，谐振腔的两端分别放置有第二半导体激光器2和第三半导体激光器3。
如图2所示，激活因子Er3+在970nm处吸收能量直接跃迁到能级4I11/2，敏化因子Cr3+在450nm和654nm处吸收能量从基态4A2激发到4T1和4T2能级，并将能量转移到激活因子Er3+激光能级4I9/2或4I11/2，然后快速无辐射跃迁到4I11/2，最后4I11/2跃迁到能级4I13/2产生2.79μm的激光。本实用新型在970nm半导体激光器泵浦Er：YSGG和闪光灯泵浦Cr：Er：YSGG基础上，结合Cr：Er：YSGG晶体中敏化因子Cr3+和激活因子Er3+特征吸收峰，采用450nm、654nm和970nm三个波长半导体激光器双端综合泵浦Cr：Er：YSGG复合晶体，通过调整三个波长半导体激光器的输出功率及功率比例，增大Cr：Er：YSGG复合晶体对泵浦光的有效吸收，并且避免了由于闪光灯部分光谱处于增益介质的吸收带中导致的转换效率低、热效应严重的缺点。改善掺Er3+的YSGG晶体激光器的热效应，进一步提高输出功率、转换效率和光束质量。
作为本实用新型一个优选的实施例：第一半导体激光器1、第二半导体激光器2和第三半导体激光器3的一端通过各自对应的传导光纤分别与第一耦合透镜组4、第二耦合透镜组5和第三耦合透镜组6相连，第一耦合透镜组4和第二耦合透镜组5相互垂直放置。传导光纤的直径为200μm，数值孔径为0.22。
作为本实用新型一个优选的实施例：第一半导体激光器1为970nm半导体激光器，第二半导体激光器2为450nm半导体激光器，第三半导体激光器为3654nm半导体激光器。
现有技术中常用790nm/970nm半导体激光器泵浦Er:YSGG、闪光灯泵浦Cr:Er:YSGG。采用790nm半导体激光器泵浦Er:YSGG，泵浦效率低，并且无辐射跃迁过程中产生大量热；采用970nm半导体激光器泵浦Er:YSGG，晶体对970nm波长的激光吸收有限，导致转换效率和输出功率难以进一步提高；闪光灯泵浦Cr:Er:YSGG只有部分光谱处于增益介质的吸收带中，大幅度降低了激光系统的转换效率，并极大增加了进入激光增益介质中的无用热，增加了热效应。本实用新型基于敏化因子Cr3+和激活因子Er3+特征吸收峰，采用450nm、654nm和970nm三个波长的半导体激光器综合泵浦Cr:Er:YSGG，并且三个波长的半导体激光器的输出功率可以调谐，以此来调整三个波长的半导体激光器的功率比例，可以使激光工作物质对这三个波长达到最佳吸收。
作为本实用新型一个优选的实施例：970nm半导体激光器的输出功率在1W-15W之间调谐，654nm半导体激光器的输出功率在1mW-2W之间调谐，450nm半导体激光器的输出功率在1～15W之间调谐，通过调整970nm半导体激光器、654nm半导体激光器和450nm半导体激光器功率的比例，使复合晶体质达到最佳吸收，光-光转换效率得到提高，脉冲宽度变窄。
作为本实用新型一个优选的实施例：复合晶体10为Cr:Er:YSGG复合晶体，由Cr:Er:YSGG晶体两端键合YSGG构成，晶体两端键合未掺杂YSGG晶体，Cr:Er:YSGG复合晶体的两个端面镀450nm、654nm、970nm以及2.79μm波段的高透膜，并且Cr:Er:YSGG复合晶体被铟箔包裹，安装在铜块中。
作为本实用新型一个优选的实施例：Cr:Er:YSGG复合晶体中Er3+和Cr3+掺杂浓度分别为30at.％和3at.％，尺寸为3mm×3mm×12mm，掺杂部分Cr:Er:YSGG尺寸为3mm×3mm×8mm，未掺杂的YSGG尺寸为3mm×3mm×2mm。
作为本实用新型一个优选的实施例：第一双色镜8的双面镀450nm45度高透过率膜，右侧面镀970nm45度高反射率膜；第二双色镜9的双面镀654nm45度高透过率膜，左侧面镀2.79μm45度高反射率膜。
作为本实用新型一个优选的实施例：反射镜9的双面镀450/970nm增透膜，右侧面镀2.79μm高反射率膜，输出镜12的为2.79μm波段的低透射率输出镜，输出镜的透射率为5％。
作为本实用新型一个优选的实施例：声光调Q开关11的声光介质为TeO2声光晶体。
工作原理：第一半导体激光器1和第二半导体激光器2产生的泵浦光经过传导光纤分别输出至第一耦合透镜组4和第二耦合透镜组5，再经过第一双色镜7合束后对复合晶体19进行泵浦，第三半导体激光器3产生的泵浦光经过传导光纤输出第三耦合透镜组6，再经过第二双色镜8聚焦在复合晶体19上，输出的激光经过声光调Q开关11产生脉冲激光，脉冲激光通过输出镜12输出。
实施例2：一种提高复合晶体光吸收率的方法，包括以下步骤：
根据预设比例调整脉冲激光器中的第一半导体激光器1、第二半导体激光器2和第三半导体激光器3的输出功率及功率比例。
本实用新型的泵浦方式与970nm半导体激光器泵浦相比：仅用970nm半导体激光器泵浦，当输入功率为10W时，最大输出功率为1.27W，光-光转换效率为12.7％。同时采用声光调Q开关11进行脉冲调制，获得1.076W脉冲，脉冲宽度为61.33ns。采用450nm、654nm和970nm半导体激光器双端泵浦，970nm半导体激光器输入功率为6W，654nm半导体激光器输入功率为2W，450nm半导体激光为2W时，最大输出功率为1.86W，光-光转换效率为18.6％。同时采用声光Q开关进行脉冲调制，获得1.576W脉冲，脉冲宽度为58.42ns。三个波长的半导体激光器的总输出功率与仅用970nm半导体激光器输出功率一致时，三波长双端泵浦Cr:Er:YSGG复合晶体的输出功率、光-光转换效率得到提高，脉冲宽度变窄。
以上仅为本实用新型的实施例，并非以此限制本实用新型的保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器，其特征在于，包括沿着激光器光路方向依次放置的第一双色镜(7)、反射镜(9)、复合晶体(10)、第二双色镜(8)、声光调Q开关(11)和输出镜(12)，所述反射镜(9)、第二双色镜(8)和输出镜(12)构成谐振腔；
所述第一双色镜(7)的上方放置有第一半导体激光器(1)，所述谐振腔的两端分别放置有第二半导体激光器(2)和第三半导体激光器(3)；
所述第一半导体激光器(1)和第二半导体激光器(2)产生的泵浦光经过第一双色镜(7)和反射镜(9)聚焦在复合晶体(10)，第三半导体激光器(3)产生的泵浦光经过第二双色镜(8)聚焦在复合晶体(10)上，输出的激光经过声光调Q开关(11)产生脉冲激光，所述脉冲激光通过输出镜(12)输出。
2.根据权利要求1所述的三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器，其特征在于，所述第一半导体激光器(1)、第二半导体激光器(2)和第三半导体激光器(3)的一端通过各自对应的传导光纤分别与第一耦合透镜组(4)、第二耦合透镜组(5)和第三耦合透镜组(6)相连，所述第一耦合透镜组(4)和第二耦合透镜组(5)垂直放置。
3.根据权利要求2所述的三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器，其特征在于，所述第一半导体激光器(1)为970nm半导体激光器，所述第二半导体激光器(2)为450nm半导体激光器，所述第三半导体激光器(3)为654nm半导体激光器。
4.根据权利要求3所述的三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器，其特征在于，所述970nm半导体激光器的输出功率在1W-15W之间调谐，所述654nm半导体激光器的输出功率在1mW-2W之间调谐，所述450nm半导体激光器的输出功率在1～15W之间调谐。
5.根据权利要求1所述的三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器，其特征在于，所述复合晶体(10)为Cr:Er:YSGG复合晶体，由Cr:Er:YSGG晶体两端键合YSGG构成，Cr:Er:YSGG复合晶体的两个端面镀450nm、654nm、970nm以及2.79μm波段的高透膜，并且Cr:Er:YSGG复合晶体被铟箔包裹，安装在铜块中。
6.根据权利要求1所述的三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器，其特征在于，所述第一双色镜(7)的双面镀450nm45度高透过率膜，右侧面镀970nm45度高反射率膜；第二双色镜(8)的双面镀654nm45度高透过率膜，左侧面镀2.79μm45度高反射率膜。
7.根据权利要求6所述的三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器，其特征在于，反射镜(9)的双面镀450/970nm增透膜，右侧面镀2.79μm高反射率膜，所述输出镜(12)为2.79μm波段的低透射率输出镜，输出镜的透射率为5％。
8.根据权利要求1所述的三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器，其特征在于，所述声光调Q开关(11)的声光介质为TeO2声光晶体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022590082.3U CN213636603U (zh) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | 三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022590082.3U CN213636603U (zh) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | 三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN213636603U true CN213636603U (zh) | 2021-07-06 |
Family
ID=76631862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202022590082.3U Active CN213636603U (zh) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | 三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN213636603U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112234428A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-01-15 | 长春理工大学 | 三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器及吸收率增强方法 |
-
2020
- 2020-11-11 CN CN202022590082.3U patent/CN213636603U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112234428A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-01-15 | 长春理工大学 | 三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器及吸收率增强方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4883503B2 (ja) | 多重光路の固体スラブレーザロッドまたは非線形光学結晶を用いたレーザ装置 | |
| CN210201151U (zh) | 一种全固态绿光激光器 | |
| CN106229806B (zh) | 拉曼黄光泵浦的可调谐金绿宝石激光器 | |
| JP2019526924A (ja) | 周波数二倍化レーザ及び高調波レーザを生成する方法 | |
| CN113889831A (zh) | 一种紧凑型板条脉冲激光器 | |
| WO2007079661A1 (fr) | Laser nd:luvo4 a longueur d'ondes de 916nm | |
| CN213636603U (zh) | 三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器 | |
| CN106058632B (zh) | 一种基于键合晶体的脉冲能量可调的被动调q拉曼激光系统 | |
| CN113572001B (zh) | 一种基于掺杂浓度渐变晶体的单端泵浦调q激光器 | |
| CN111262120A (zh) | 一种基于掺Nd3+陶瓷光纤的1.8微米波段脉冲激光产生方法 | |
| CN113078534B (zh) | 一种基于复合结构增益介质的腔内级联泵浦激光器 | |
| CN113594842A (zh) | 一种铒掺杂激光器超短脉冲产生装置及方法 | |
| CN106532422A (zh) | 六波长输出的被动调Qc切割Nd:YVO4自拉曼全固态激光器 | |
| CN209389443U (zh) | 全固态578nm黄光脉冲激光器 | |
| CN108923236B (zh) | 一种基于钕离子掺杂的钒酸盐晶体激光器 | |
| CN114883896A (zh) | 一种2μm激光器 | |
| CN112234428A (zh) | 三波长双端综合泵浦Cr:Er:YSGG声光调Q激光器及吸收率增强方法 | |
| CN114142328B (zh) | 一种高光束质量Ho激光器 | |
| CN211859139U (zh) | 一种Kerr锁模掺镱硅酸钆镧晶体的全固态飞秒激光器 | |
| CN112234422B (zh) | 一种双模式可切换输出的中红外光参量振荡器 | |
| CN113206432A (zh) | 一种梯形键合被动调q激光模组 | |
| CN112636146A (zh) | 一种高功率锁模碟片激光器 | |
| Lü et al. | Highly efficient intracavity frequency-doubled Nd: GdVO 4-LBO red laser at 670 nm under direct 880 nm pumping | |
| CN112448257A (zh) | 调q钬激光器 | |
| CN112993729B (zh) | 一种中波光参量振荡器低量子亏损1.6μm高峰值功率泵浦源 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |