一种大能量线偏振1319nm激光器

1.本发明涉及激光器技术领域，具体而言，尤其涉及一种大能量线偏振1319nm激光器。


背景技术：

2.1319nm的全固态激光器在钠信标、激光显示、激光医学、光纤通讯和环境监测等方面有非常重要的应用价值和前景。钠信标激光是1319nm激光的最重要应用之一。钠信标是利用大气电离层的钠原子对589nm激光的共振荧光散射产生的。目前最常见的实现589nm激光的技术途径就是由nd:yag增益介质中的1319nm激光与1064nm激光和频产生的。另外，1319nm激光倍频后可以得到660nm红光激光，三倍频可以得到440nm蓝光激光，在激光显示领域有巨大的应用前景。1319nm激光也能直接应用于激光医学，由于水对1319nm激光的吸收较大，而血液对其衰减较小，这导致1319nm激光对生物组织有着更显著的穿透深度，因此它在神经外科、血管和皮肤等微小组织的修复方面有较好的应用背景。此外，1319nm激光在光纤通信方面也有广泛的应用。
3.通常情况下nd:yag激光器以最强的跃迁产生1064nm激光，而1319nm激光跃迁相对性能仅为1064nm辐射的1/3。因此，为了获得1319nm波长的跃迁，需要采取措施抑制1064nm激光的起振。现有最常用的方法是使用镀有高度选择性介质膜的输出镜，通过将谐振腔的腔镜在镀1319nm的膜系的同时镀1064nm的高透射膜来增大1064nm激光的损耗。但对于1319nm大能量调q激光器，需要多个模块串联，在q开关未打开之前反转粒子数逐渐增大，当1064nm激光的增益超过自激振荡阈值时，会输出1064nm激光，镀膜的方式无法抑制高增益的1064nm激光，同时，镀膜需要兼顾1319nm和1064nm两种激光，镀膜成本较高。


技术实现要素：

4.针对上述提出现有技术存在的技术问题，而提供一种大能量线偏振1319nm激光器，本发明采用佩林布洛卡棱镜串联多模块的方式，使1319nm激光增益在多个串联模块内进行放大，而1064nm激光增益仅存在于单个模块内，使1319nm激光的增益超过1064nm激光，进而抑制1064nm激光，可以获得大能量的1319nm激光输出。
5.本发明采用的技术手段如下：
6.一种大能量线偏振1319nm激光器，包括n个佩林布洛卡棱镜、n 1个nd:yag激光模块、高反镜、输出镜和q开关，其中，n为大于等于1的整数；所述输出镜与所述高反镜作为腔镜构成谐振腔，所述nd:yag激光模块与所述佩林布洛卡棱镜在谐振腔内交替设置，每一个所述佩林布洛卡棱镜均位于两个所述nd:yag激光模块之间；所述q开关位于所述高反镜与所述nd:yag激光模块之间或者位于所述输出镜与所述nd:yag激光模块之间。
7.进一步地，所述nd:yag激光模块的增益介质的材质为nd:yag晶体或nd:yag陶瓷。
8.进一步地，所述nd:yag激光模块的增益介质的形状为棒状、板条或碟片形。
9.进一步地，所述nd:yag激光模块采用侧泵或端泵方式对增益介质进行泵浦。
10.进一步地，所述佩林布洛卡棱镜的材质为jgs1或bk7。
11.进一步地，所述高反镜镀有对1319nm激光反射率大于95％的高反射膜系。
12.进一步地，所述输出镜镀有对1319nm激光部分透射的膜系，膜系的透射率介于5％～95％之间。
13.进一步地，所述q开关为主动或被动调q元件，包括但不限于：机械调q开关、电光调q开关、声光调q开关、饱和吸收体中的一种。
14.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
15.对于nd:yag调q激光器，q开关开启前，腔内损耗大于1319nm激光增益，而1064nm激光受激发射截面大于1319nm激光，其增益可能大于腔内损耗，发生自激振荡，输出1064nm激光；本发明采用佩林布洛卡棱镜串联多模块的方式，使1319nm激光增益在多个模块内进行放大，而1064nm激光增益仅存在于单个模块内，使nd:yag调q激光器中1319nm激光的增益超过1064nm激光，进而抑制1064nm激光自激振荡的产生，可以获得大能量线偏振的1319nm激光输出。
附图说明
16.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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为实施例1所述大能量线偏振1319nm激光器结构示意图。
18.图2为实施例2所述大能量线偏振1319nm激光器结构示意图。
19.图中：1、nd:yag激光模块ⅰ；2、佩林布洛卡棱镜ⅰ；3、nd:yag激光模块ⅱ；4、高反镜；5、输出镜；6、q开关；7、佩林布洛卡棱镜ⅱ；8、nd:yag激光模块ⅲ；9、佩林布洛卡棱镜ⅲ；10、nd:yag激光模块ⅳ。
具体实施方式
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通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。
22.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
23.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表
达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
25.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
26.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
27.实施例1
28.本发明提供了一种大能量线偏振1319nm激光器，包括n个佩林布洛卡棱镜、n 1个nd:yag激光模块、高反镜4、输出镜5和q开关6，其中，n为大于等于1的整数；所述输出镜5与所述高反镜4作为腔镜构成谐振腔，激光在谐振腔内双向传播，通过所述输出镜5输出；所述nd:yag激光模块与所述佩林布洛卡棱镜在谐振腔内交替设置，每一个所述佩林布洛卡棱镜均位于两个所述nd:yag激光模块之间；所述q开关6位于所述高反镜4与所述nd:yag激光模块之间或者位于所述输出镜5与所述nd:yag激光模块之间，用于对增益放大后的激光进行脉冲调制，获得大能量激光输出。
29.进一步地，所述nd:yag激光模块的增益介质的材质为nd:yag晶体或nd:yag陶瓷。
30.进一步地，所述nd:yag激光模块的增益介质的形状为棒状、板条或碟片形。
31.进一步地，所述nd:yag激光模块采用侧泵或端泵方式对增益介质进行泵浦。
32.进一步地，所述佩林布洛卡棱镜的材质为jgs1或bk7，或其他对1319nm激光无吸收的材料。
33.进一步地，所述高反镜镀有对1319nm激光反射率大于95％的高反射膜系。
34.进一步地，所述输出镜镀有对1319nm激光部分透射的膜系，膜系的透射率介于5％～95％之间。
35.进一步地，所述q开关为主动或被动调q元件，包括但不限于：机械调q开关、电光调q开关、声光调q开关、饱和吸收体中的一种。
36.所述nd:yag激光模块可以产生946nm、1064nm、1319nm、1338nm等波长的激光；所述nd:yag激光模块产生的激光，以布儒斯特角进入所述佩林布洛卡棱镜，出射后被分离，其中，1319nm的p偏振激光进入下一个所述nd:yag激光模块进行增益放大，使其增益在所述q开关开启前超过1064nm激光，抑制1064nm激光的自激振荡，并在所述高反镜和所述输出镜构成的谐振腔内振荡，其余波长激光的增益经过佩林布洛卡棱镜后发生偏折，无法利用下一个激光模块放大。
37.对于nd:yag调q激光器，在所述q开关开启前，腔内损耗大于1319nm激光增益，而1064nm激光受激发射截面大于1319nm激光，其增益可能大于腔内损耗，发生自激振荡，输出1064nm激光。本发明采用佩林布洛卡棱镜串联多模块的方式，使1319nm激光增益在多个模块内进行放大，而1064nm激光增益仅存在于单个模块内，使nd:yag调q激光器中1319nm激光的增益超过1064nm激光，进而抑制1064nm激光自激振荡的产生，可以获得大能量线偏振的1319nm激光输出。
38.优选地，如图1所示，所述大能量线偏振1319nm激光器设置两个激光模块：所述nd:yag激光模块ⅰ1和所述nd:yag激光模块ⅱ3，以及一个设置于所述nd:yag激光模块ⅰ1和所述nd:yag激光模块ⅱ3之间的所述佩林布洛卡棱镜ⅰ2，还包括所述高反镜4、所述输出镜5和所述q开关6。
39.优选地，所述nd:yag激光模块ⅰ1和所述nd:yag激光模块ⅱ3为侧面泵浦nd:yag晶体棒，激光棒掺杂浓度为0.6@％，端面直径3mm，长度为100mm，泵浦光功率240w。
40.优选地，所述佩林布洛卡棱镜ⅰ2的材质为bk7，布儒斯特角为56.5
°
，通光孔径为10mm。
41.优选地，所述高反镜截面直径为25mm，厚度为4mm，镀有对1319nm高反射的膜系，反射率大于99.9％。
42.优选地，所述输出镜截面直径为25mm，厚度为4mm，镀有对1319nm部分透射的膜系，反射率80％。
43.优选地，所述q开关为磷酸二氘钾(kd*p)电光调q晶体，通光孔径为6mm。
44.通过上述方案所述的大能量线偏振1319nm激光器产生的1319nm激光能量为：100mj，重复频率为500hz，脉冲宽度为50ns。
45.实施例2
46.本实施例与实施例1的区别在于，图2所示，所述大能量线偏振1319nm激光器设置四个nd:yag激光模块和三个佩林布洛卡棱镜，包括nd:yag激光模块ⅰ1、佩林布洛卡棱镜ⅰ2；3、nd:yag激光模块ⅱ3、高反镜4、输出镜5、q开关6、佩林布洛卡棱镜ⅱ7、nd:yag激光模块ⅲ8、佩林布洛卡棱镜ⅲ9和nd:yag激光模块ⅳ10。
47.相较于实施例1，本实施例将激光模块数量增加至4个，使1319nm激光增益提高一倍，可以获得更大能量的激光输出。
48.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。