一种高效的1423.4nm连续波人眼安全波段固体激光器的制作方法

1.本发明涉及激光技术领域，具体为一种高效的1423.4nm连续波人眼安全波段固体激光器。


背景技术：

2.二极管泵浦全固态激光器的快速发展是许多科学领域的推动力。最近，作为激光增益介质的nd:ggg晶体引起了越来越多的兴趣。与nd:yag、nd:luvo4、nd:yvo4等其他掺nd激光晶体相比，nd:ggg具有激光泵浦阈值低、机械性能好、热容量大等优点。
3.过去，nd:ggg晶体在常用波长下的连续波、被动调q和锁模操作，已经研究了1062nm、1331nm和938nm三种波长，但并没有关于超过1.4μm的人眼安全范围的激光的研究。与上述众所周知的激光相比，1.4μm激光辐射在工业、国防和医学领域，尤其是在外科和血液凝固领域具有多种独特的应用，因为波长大于1400nm的被称为人眼安全区域。因此，1423.4nm的nd:ggg激光器将在未来的眼科和急诊医学中发挥重要作用。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效的1423.4nm连续波人眼安全波段固体激光器，解决了背景技术中提到的问题。
5.一种高效的1423.4nm连续波人眼安全波段固体激光器，方案如下：
6.所述固体激光器包括激光二极管泵浦源、光学聚焦系统、激光增益介质、激光谐振腔的前腔镜和后腔镜。
7.所述激光二极管泵浦源发出的808nm连续波泵浦激光由光学聚焦系统耦合，经谐振腔的后腔镜入射到激光增益介质nd:ggg晶体中，增益介质中的激光活性离子nd3 发生粒子数反转产生受激辐射实现激光的增益放大，形成1423.4nm波长的连续波激光。激光谐振腔使腔内激光保持振荡以产生受激辐射，并提高腔内激光的单色性，使腔内激光以808nm的泵浦激光和1423.4nm的连续波激光为主。1423.4nm的连续波激光通过在1423.4nm处的透过率为1％的谐振腔前腔镜进行输出。
8.如上述的一种高效的1423.4nm连续波人眼安全波段固体激光器，其中，
9.优选的是，所述激光二极管泵浦源为70w光纤耦合的808nm连续波激光二极管，光纤芯径为400μm，数值孔径为0.22。
10.优选的是，所述光学聚焦系统包括准直透镜和聚焦透镜，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。泵浦激光经光学聚焦系统耦合照射到激光增益介质的端面上，在其上形成的光腰直径约为200μm。
11.优选的是，所述激光谐振腔的长度为20mm，激光谐振腔的后腔镜为曲率半径为1000mm的平凹面镜，平面一侧覆有808nm的抗反射涂层，凹面一侧覆有1423.4nm的高反射涂层和808nm的高透过涂层；所述激光谐振腔的前腔镜为平面镜，在1423.4nm处的透过率为1％；所述前腔镜和后腔镜都覆有937nm、1062nm和1331nm的透过率高于95％的高透过涂层。
12.优选的是，所述激光增益介质为nd:ggg晶体，详细为nd:gd3ga5o
12
晶体,nd掺杂浓度为1％，晶体尺寸为4
×4×
10mm3。nd:ggg晶体各个面上都覆有1423.4nm和808nm的抗反射涂层，反射率小于0.2％。
13.优选的是，所述激光增益介质nd:ggg晶体用铟箔包裹，并保持在水冷的铜块中，温度为15℃。
14.优选的是，本发明激光器具有高转换效率、高输出功率的特点，首次采用nd:ggg晶体实现了人眼安全区域的1423.4nm的激光输出。
15.本发明与现有技术相比具备以下有益效果：
16.本发明激光器首次基于nd:ggg晶体实现了1423.4nm人眼安全区域内的连续波激光输出。通过使用nd:ggg晶体作为激光增益介质，本发明激光器具有更低的激光泵浦阈值、更高的光对光转换效率和更高的输出功率。由于良好的腔体设计，本发明激光器极好地抑制了1331nm、1062nm和937nm的竞争波长，实现了单色性极高的1423.4nm波长的连续波激光输出，且短的腔长和少的组成器件使本发明激光器拥有更加简单紧凑的结构。激光器所产生的1423.4nm的连续波激光可应用于眼科和急诊医学领域。
附图说明
17.图1为本发明的一种高效的1423.4nm连续波人眼安全波段固体激光器的结构图；
18.图2为本发明激光器的输出光谱图。
19.图中：1、激光二极管泵浦源；2、光学聚焦系统；3、激光谐振腔的后腔镜；4、激光增益介质；5、激光谐振腔的前腔镜。
具体实施方式
20.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。
21.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种高效的1423.4nm连续波人眼安全波段固体激光器，包括激光二极管泵浦源1、光学聚焦系统2、激光谐振腔的后腔镜3、激光增益介质4、激光谐振腔的前腔镜5。
22.所述激光二极管泵浦源1发出的808nm连续波泵浦激光由光学聚焦系统2耦合，经谐振腔的后腔镜3入射到激光增益介质4nd:ggg晶体中，增益介质4中的激光活性离子nd3 发生粒子数反转产生受激辐射实现激光的增益放大，形成1423.4nm波长的连续波激光。激光谐振腔使腔内激光保持振荡以产生受激辐射，并提高腔内激光的单色性，使腔内激光以808nm的泵浦激光和1423.4nm的连续波激光为主。1423.4nm的连续波激光通过在1423.4nm处的透过率为1％的谐振腔前腔镜5进行输出。
23.所述激光二极管泵浦源1为70w光纤耦合的808nm连续波激光二极管，光纤芯径为400μm，数值孔径为0.22。所述光学聚焦系统2包括准直透镜2-1和聚焦透镜2-2，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。泵浦激光经光学聚焦系统2耦合照射到激光增益介质4的端面上，在其上形成的光腰直径约为200μ
m。所述激光谐振腔的长度为20mm，激光谐振腔的后腔镜3为曲率半径为1000mm的平凹面镜，平面一侧覆有808nm的抗反射涂层，凹面一侧覆有1423.4nm的高反射涂层和808nm的高透过涂层；所述激光谐振腔的前腔镜5为平面镜，在1423.4nm处的透过率为1％；所述前腔镜5和后腔镜3都覆有937nm、1062nm和1331nm的透过率高于95％的高透过涂层。所述激光增益介质4为nd:ggg晶体，详细为nd:gd3ga5o
12
晶体,nd掺杂浓度为1％，晶体尺寸为4
×4×
10mm3。nd:ggg晶体各个面上都覆有1423.4nm和808nm的抗反射涂层，反射率小于0.2％,且nd:ggg晶体用铟箔包裹，并保持在水冷的铜块中，温度为15℃。
24.图2所示为本发明激光器的输出光谱，很明显，激光器工作在1423.4nm波长。由于腔体设计良好，1331nm、1062nm和937nm的竞争波长得到了抑制，其激光输出光谱的频率范围窄，实现了单色性极好的连续波激光输出。
25.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。
26.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。