一种高功率单纵模掺钬固体激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高功率单纵模掺钬固体激光器，第一泵浦源和第二泵浦源位于Ho:YAG陶瓷横向两侧，Ho:YAG陶瓷纵向输出光路右边放置第一反射式体布拉格光栅VBG1，第一反射式体布拉格光栅VBG1反射的激光正入射到第二反射式体布拉格光栅VBG2上，通过第二反射式体布拉格光栅VBG2的正反射再经过第一反射式体布拉格光栅VBG1反射回Ho:YAG陶瓷的纵向输出光路，使两VBG的反射光谱有重叠，Ho:YAG陶瓷纵向输出光路的左边放置输出耦合镜。本实用新型专利技术的有益效果是输出的激光具有较窄的线宽，实现单纵模输出，并可以实现高功率运转。

【技术实现步骤摘要】
一种高功率单纵模掺钬固体激光器
本技术属于激光器
，涉及一种高功率单纵模Ho:YAG陶瓷激光器。
技术介绍
单模激光器输出的激光模式既是单纵模又是单横模。单纵模是指谐振腔内只有单一纵模(单一频率)进行振荡，单横模又称基横模，是指光强在光横截面上的分布为高斯分布。单模激光器的优点是没有模式竞争，激光的稳定性、相干性和光束质量都很好。在干涉彩虹全息、精密激光光谱、激光雷达、非线性频率转换、激光医学等多个领域有着广泛的应用。产生单纵模输出的方法很多，主要方法有：1、短腔长法，缩短谐振腔长使纵模间隔大于增益曲线；2、色散腔法，在谐振腔内加入棱镜或光栅构成色散腔，使只有某一特定频率的纵模能够振荡；3、标准具法，在谐振腔内插入一参数合适的标准具，使只有单一纵模能通过标准具振荡；4、滤光片法，在腔内插入一双折射滤光片，使通过滤光片的光频率间隔大于增益线宽。获得单横模的主要方法是采取适当措施抑制高阶横模，保证谐振腔内只有基横模能够振荡。例如在腔内加人小孔光阑，减小腔菲涅尔数，采用非稳腔或临界腔，使用软边光栏或软边反射镜等。采用短腔长的方法获得单模输出，会使增益介质被限制在很小的长度，进而限制了激光器的输出功率；并且腔长过短，极易导致激光光束质量恶化、稳定性变差。采用色散腔法、标准具法和滤光片法等方法产生单模，会使激光器的结构变得复杂，损耗大，总体效率不高。为了抑制高阶模式的产生，维持稳定的单纵模输出，以往的单纵模激光器的输出光功率大都维持在激光器工作阈值附近；为了获得高功率的单纵模激光，多数采用了光放大的方式，增加了系统的复杂性和成本。如果想获得高功率稳定的单纵模激光输出，现有的技术已经很难实现或者制造成本剧增。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种高功率单纵模掺钬固体激光器，本技术的有益效果是将两个VBG结合使用，输出的激光具有较窄的线宽，然后再通过缩短腔长的方法，实现单纵模输出，并可以实现高功率运转。本技术所采用的技术方案是由泵浦源、掺钬固体增益介质Ho:YAG陶瓷、两个反射式体布拉格光栅(volumeBragggrating，以下简称为VBG)和输出耦合镜组成。第一泵浦源、第二泵浦源、Ho:YAG陶瓷、第一反射式体布拉格光栅VBG1、第二反射式体布拉格光栅VBG2和输出耦合镜；第一泵浦源和第二泵浦源位于Ho:YAG陶瓷横向两侧，Ho:YAG陶瓷纵向输出光路右边放置第一反射式体布拉格光栅VBG1，第一反射式体布拉格光栅VBG1反射的激光正入射到第二反射式体布拉格光栅VBG2上，通过第二反射式体布拉格光栅VBG2的正反射再经过第一反射式体布拉格光栅VBG1反射回Ho:YAG陶瓷的纵向输出光路，从而实现第一反射式体布拉格光栅VBG1和第二反射式体布拉格光栅VBG2的角度调谐方式，使两VBG的反射光谱有重叠，Ho:YAG陶瓷纵向输出光路的左边放置输出耦合镜。进一步，采用第一泵浦源和第二泵浦源进行侧面泵浦掺钬固体增益介质Ho:YAG陶瓷，Ho:YAG陶瓷吸收第一泵浦源和第二泵浦源辐射的能量后，形成粒子数反转分布，Ho3+离子在能级5I8～5I7之间跃迁，产生2.1微米波段范围的受激辐射，在通过谐振腔的振荡放大形成稳定的激光，在Ho:YAG陶瓷纵向输出光路的左边放置输出耦合镜，右边放置第一反射式体布拉格光栅VBG1，调节第一反射式体布拉格光栅VBG1的角度A，使其反射的激光正入射到宽带介质膜高反射镜上，组成可调谐Ho:YAG固体激光器，使Ho:YAG陶瓷激光器输出波长在2090nm附近，固定第一反射式体布拉格光栅VBG1，取走宽带介质膜高反射镜，以第二反射式体布拉格光栅VBG2替代，通过第二反射式体布拉格光栅VBG2的正反射再经过第一反射式体布拉格光栅VBG1反射回原光路，从而实现第一反射式体布拉格光栅VBG1和第二反射式体布拉格光栅VBG2的角度调谐方式，使两VBG的反射光谱在2090nm附近有重叠，达到窄化掺钬固体激光器的输出激光线宽的目的，再缩短激光器谐振腔长度实现单纵模激光从输出耦合镜输出。进一步，第一泵浦源和第二泵浦源为半导体激光器，输出波长为1908nm。进一步，掺钬固体增益基质Ho:YAG陶瓷的Ho3+离子掺杂浓度为1.0at.％，截面积为2×3mm2，长度为8mm，Ho:YAG陶瓷采用铜热沉方式进行冷却，抑制对Ho:YAG陶瓷的热损伤。进一步，第一反射式体布拉格光栅VBG1和第二反射式体布拉格光栅VBG2的反射中心波长分别为2102.00nm和2090.25nm，半波带宽(FWHM)分别小于1.0nm和0.5nm，厚度分别为6.52mm和12.01mm，入射面尺寸分别为9.0×7.5mm2和8×6mm2。进一步，输出耦合镜为平凹镜，曲率半径为100mm，在1900-1950nm波长范围高反，在2050-2150nm波长范围的透过率为5％。进一步，宽带介质膜高反射镜为平行平面镜，在1900nm-1950nm波长范围高反，在2050nm-2150nm波长范围内也高反。本技术通过对多个VBG采用角度调谐的方式，是多个VBG的反射光谱部分重叠，从而控制掺铥固体激光器输出的光谱宽度，达到进一步窄化掺铥固体激光器线宽的目的，这样在谐振腔腔长方面就可以灵活控制。附图说明图1可调谐固体激光器实验装置示意图；图2单纵掺铥固体激光器实验装置示意图；图3Ho:YAG陶瓷的荧光光谱。图中，1.第一泵浦源，2.第二泵浦源，3.Ho:YAG陶瓷，4.第一反射式体布拉格光栅VBG1，5.第二反射式体布拉格光栅VBG2，6.输出耦合镜，7.宽带介质膜高反射镜。具体实施方式下面结合具体实施方式对本技术进行详细说明。本技术高功率单纵模掺钬固体激光器如图1和图2所示，包括第一泵浦源(1)、第二泵浦源(2)、Ho:YAG陶瓷(3)、第一反射式体布拉格光栅VBG1(4)、第二反射式体布拉格光栅VBG2(5)和输出耦合镜(6)；第一泵浦源(1)和第二泵浦源(2)位于Ho:YAG陶瓷(3)横向两侧，Ho:YAG陶瓷(3)纵向输出光路右边放置第一反射式体布拉格光栅VBG1(4)，在Ho:YAG陶瓷(3)纵向输出光路的左边放置输出耦合镜(6)，右边放置第一反射式体布拉格光栅VBG1(4)，调节第一反射式体布拉格光栅VBG1(4)的角度A，使其反射的激光正入射到宽带介质膜高反射镜(7)上，组成可调谐Ho:YAG固体激光器，使Ho:YAG陶瓷激光器输出波长在2090nm附近，固定第一反射式体布拉格光栅VBG1(4)，取走宽带介质膜高反射镜(7)，以第二反射式体布拉格光栅VBG2(5)替代，第一反射式体布拉格光栅VBG1(4)反射的激光正入射到第二反射式体布拉格光栅VBG2(5)上，通过第二反射式体布拉格光栅VBG2(5)的正反射再经过第一反射式体布拉格光栅VBG1(4)反射回Ho:YAG陶瓷(3)的纵向输出光路，从而实现第一反射式体布拉格光栅VBG1(4)和第二反射式体布拉格光栅VBG2(5)的角度调谐方式，使两VBG的反射光谱在2090nm附近有重叠。达到窄化掺钬固体激光器的输出激光线宽的目的，再缩短激光器谐振腔长度实现单纵模激光从输出耦合镜(6)输出。此设计由于VBG的插入损耗小，可以在高功率下运转。体布拉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高功率单纵模掺钬固体激光器，其特征在于：包括第一泵浦源、第二泵浦源、Ho:YAG陶瓷、第一反射式体布拉格光栅VBG1、第二反射式体布拉格光栅VBG2和输出耦合镜；第一泵浦源和第二泵浦源位于Ho:YAG陶瓷横向两侧，Ho:YAG陶瓷纵向输出光路右边放置第一反射式体布拉格光栅VBG1，第一反射式体布拉格光栅VBG1反射的激光正入射到第二反射式体布拉格光栅VBG2上，通过第二反射式体布拉格光栅VBG2的正反射再经过第一反射式体布拉格光栅VBG1反射回Ho:YAG陶瓷的纵向输出光路，从而实现第一反射式体布拉格光栅VBG1和第二反射式体布拉格光栅VBG2的角度调谐方式，使两VBG的反射光谱有重叠，Ho:YAG陶瓷纵向输出光路的左边放置输出耦合镜。

【技术特征摘要】
1.一种高功率单纵模掺钬固体激光器，其特征在于：包括第一泵浦源、第二泵浦源、Ho:YAG陶瓷、第一反射式体布拉格光栅VBG1、第二反射式体布拉格光栅VBG2和输出耦合镜；第一泵浦源和第二泵浦源位于Ho:YAG陶瓷横向两侧，Ho:YAG陶瓷纵向输出光路右边放置第一反射式体布拉格光栅VBG1，第一反射式体布拉格光栅VBG1反射的激光正入射到第二反射式体布拉格光栅VBG2上，通过第二反射式体布拉格光栅VBG2的正反射再经过第一反射式体布拉格光栅VBG1反射回Ho:YAG陶瓷的纵向输出光路，从而实现第一反射式体布拉格光栅VBG1和第二反射式体布拉格光栅VBG2的角度调谐方式，使两VBG的反射光谱有重叠，Ho:YAG陶瓷纵向输出光路的左边放置输出耦合镜。2.按照权利要求1所述一种高功率单纵模掺钬固体激光器，其特征在于：采用所述第一泵浦源和第二泵浦源进行侧面泵浦掺钬固体增益介质Ho:YAG陶瓷，Ho:YAG陶瓷吸收第一泵浦源和第二泵浦源辐射的能量后，形成粒子数反转分布，Ho3+离子在能级5I8～5I7之间跃迁，产生2.1微米波段范围的受激辐射，在通过谐振腔的振荡放大形成稳定的激光，在Ho:YAG陶瓷纵向输出光路的左边放置输出耦合镜，右边放置第一反射式体布拉格光栅VBG1，调节第一反射式体布拉格光栅VBG1的角度A，使其反射的激光正入射到宽带介质膜高反射镜上，组成可调谐Ho:YAG固体激光器，使Ho:YAG陶瓷激光器输出波长在2090nm附近，固定第一反射式体布拉格光栅VBG1，取走宽带介质膜高反射镜，以第二反射式体布拉格光栅VBG2替代，通过第二反射式体布拉格光栅VBG2...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵婷，
申请(专利权)人：南京晓庄学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32