一种基于Co:LMA晶体可饱和吸收体的1319nm被动调Q固体激光器的制作方法

一种基于co:lma晶体可饱和吸收体的1319nm被动调q固体激光器
技术领域
1.本发明涉及激光技术领域，具体为一种基于co:lma晶体可饱和吸收体的1319nm被动调q固体激光器。


背景技术：

2.最近，在1.3μm光谱区域工作的激光器因其广泛的应用而备受关注。例如，由于石英光纤在1.3μm处具有低损耗和接近零的波长色散，因此它们可用于光纤通信领域。最近还报道了1.3μm激光器在肺移植和牙科领域的应用。此外，通过变频技术，可以产生倍频红光和1.5μm的受激拉曼散射人眼安全光。众所周知，通过掺nd
3
材料如nd:yag、nd:ylf和nd:yvo4的4f
3/2
–4i
13/2
跃迁可以获得1.3μm的波长。nd:yag晶体由于其优异的光学和机械性能而成为应用最广泛的固态激光介质。
3.然而，最近我们的注意力集中在nd:yag陶瓷晶体上。因为与nd:yag信号晶体相比，nd:yag陶瓷晶体具有一些无可比拟的优势，包括优异的热力学性能、高钕浓度而不降低光学质量、没有形状和尺寸的生长限制、易于功率缩放以及直接复合材料制造。此前，nd:yag陶瓷激光器的研究大多集中在1064和946nm波长，对工作在1319nm的nd:yag陶瓷激光器的研究很少。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于co:lma晶体可饱和吸收体的1319nm被动调q固体激光器，解决了背景技术中提到的问题。
5.一种基于co:lma可饱和吸收体的1319nm被动调q陶瓷激光器，方案如下：
6.所述陶瓷激光器包括激光二极管泵浦源、光学耦合系统、激光增益介质、co:lma可饱和吸收体、激光谐振腔的前腔镜和后腔镜。
7.所述激光二极管泵浦源的泵浦激光经光学耦合系统进入激光谐振腔，聚焦在激光增益介质nd:yag陶瓷晶体上形成半径约为200μm的光斑，激光增益介质受到泵浦激光的激励发生粒子数反转产生受激辐射，在谐振腔中形成1319nm的连续波激光。在1319nm的连续波激光经过co:lma可饱和吸收体时，由于co:lma可饱和吸收体的非线性饱和吸收特性而实现1319nm的调q激光脉冲，由谐振腔的前腔镜作为输出耦合器进行输出。
8.如上述的一种基于co:lma可饱和吸收体的1319nm被动调q陶瓷激光器，其中，
9.优选的是，所述激光二极管泵浦源为50w光纤耦合808nm激光二极管，芯径为400μm，数值孔径为0.22。
10.优选的是，所述光学耦合系统包括准直透镜和聚焦透镜，两者都为平凸透镜，其中，准直透镜使泵浦激光变为平行的泵浦激光，聚焦透镜对平行泵浦激光进行聚焦。
11.优选的是，所述激光谐振腔的后腔镜为曲率半径为50mm的平凹透镜，内表面覆有1319nm的高反射涂层和808nm的高透射涂层，外表面覆有808nm的抗反射涂层；所述激光谐
振腔的前腔镜为平面镜，在1319nm处的透过率为1％，在1064nm处的透过率为95％，作为激光器的输出耦合器。
12.优选的是，所述激光增益介质为1.0at.％nd:yag陶瓷晶体，尺寸为4
×4×
5mm3。
13.优选的是，所述co:lma可饱和吸收体的尺寸为4
×4×
0.8mm3，初始透过率为90％，其放置位置要尽可能地接近谐振腔的前腔镜。
14.优选的是，所述nd:yag陶瓷晶体在激光光路所经过的两端覆有1319nm和808nm的抗反射涂层。
15.优选的是，所述激光增益介质nd:yag陶瓷晶体用铟箔包裹并保持在水冷的铝块中，温度为18℃。
16.本发明与现有技术相比具备以下有益效果：
17.本发明首次使用了co:lma晶体作为可饱和吸收体来实现被动调q nd:yag陶瓷激光器的1319nm调q激光脉冲输出，在1.58w的最大平均输出功率下工作数小时，其平均输出功率的波动不会超过1.5％，具有优异的输出稳定性。本发明激光器在保持结构简单、紧凑的同时，又具有高转换效率、高输出功率和低损耗等特点，所输出的1319nm激光脉冲可广泛应用于光纤通讯、医学等领域。
附图说明
18.图1为本发明的一种基于co:lma晶体可饱和吸收体的1319nm被动调q固体激光器的结构图；
19.图2为本发明激光器在30.3khz脉冲重复率下调q脉冲的轨迹图；
20.图3为本发明激光器的最窄脉冲的单脉冲轨迹图；
21.图4为本发明激光器调q脉冲的脉冲重复率与泵浦功率的关系图；
22.图5为本发明激光器调q脉冲的脉冲宽度与泵浦功率的关系图。
23.图中：1、激光二极管泵浦源；2、光学耦合系统；3、激光谐振腔的后腔镜；4、激光增益介质；5、co:lma可饱和吸收体；6、激光谐振腔的前腔镜。
具体实施方式
24.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。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。
25.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于co:lma可饱和吸收体的1319nm被动调q陶瓷激光器，包括激光二极管泵浦源1、光学耦合系统2、激光谐振腔的后腔镜3、激光增益介质4、co:lma可饱和吸收体5、激光谐振腔的前腔镜6。
26.所述激光二极管泵浦源1的泵浦激光经光学耦合系统2进入激光谐振腔，聚焦在激光增益介质nd:yag陶瓷晶体4上形成半径约为200μm的光斑，激光增益介质4受到泵浦激光的激励发生粒子数反转产生受激辐射，在谐振腔中形成1319nm的连续波激光。在1319nm的连续波激光经过co:lma可饱和吸收体5时，由于co:lma可饱和吸收体5的非线性饱和吸收特性而实现1319nm的调q激光脉冲，由谐振腔的前腔镜6作为输出耦合器进行输出，其在
1319nm处的透过率为1％。
27.所述激光二极管泵浦源1为50w光纤耦合808nm激光二极管，芯径为400μm，数值孔径为0.22。所述光学耦合系统2包括准直透镜2-1和聚焦透镜2-2，两者都为平凸透镜，其中，准直透镜2-1使泵浦激光变为平行的泵浦激光，聚焦透镜2-2对平行泵浦激光进行聚焦，泵浦激光被聚焦到nd:yag陶瓷晶体4上形成半径约为200μm的光斑。所述激光谐振腔的后腔镜3为曲率半径为50mm的平凹透镜，内表面覆有1319nm的高反射涂层和808nm的高透射涂层，外表面覆有808nm的抗反射涂层；所述激光谐振腔的前腔镜6为平面镜，在1319nm处的透过率为1％，在1064nm处的透过率为95％，作为激光器的输出耦合器。所述激光增益介质4为1.0at.％nd:yag陶瓷，尺寸为4
×4×
5mm3，被铟箔包裹并保持在水冷的铝块中，温度为18℃。所述co:lma可饱和吸收体，具体为co
2
:lamgal
11o19
晶体，尺寸为4
×4×
0.8mm3，初始透过率为90％，其放置位置要尽可能地接近谐振腔的前腔镜。
28.图2所示为在30.3khz脉冲重复率下调q脉冲的轨迹图，可以看出激光器所产生的调q脉冲十分稳定。图3所示的最窄脉冲的脉冲宽度为23ns，是在脉冲重复率为83khz下取得的。脉冲重复率与泵浦功率的关系如图4所示，可以发现，脉冲重复率随泵浦功率而增加，随着泵浦功率从9.3w增加到23.3w，脉冲重复率呈现出从15khz到83khz的变化。图5描绘了脉冲宽度与泵浦功率的关系，可以看出，脉冲宽度首先随着泵浦功率在较低泵速下的增加而急剧下降。然而，在高泵浦功率下，由于增益介质的粒子数反转密度在很短的时间内耗尽，脉冲宽度饱和，脉冲宽度随着泵浦功率缓慢下降或不明显。
29.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
30.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。