一种半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器制造技术

本发明专利技术提供了一种半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器，包括半导体激光器泵浦模块、旋转增益介质和激光谐振腔，其中：所述半导体激光器泵浦模块包括半导体激光器和泵浦光耦合系统，所述激光谐振腔包括组成谐振腔的镜片以及锁模器件；所述旋转增益介质设置于所述激光谐振腔中；所述半导体激光器发出的泵浦光经泵浦光耦合系统整形后耦合进入所述激光谐振腔中的旋转增益介质，从而旋转增益介质在泵浦光的激励下产生受激辐射，受激辐射生成的激光在所述激光谐振腔内振荡并模式锁定后从所述激光谐振腔输出。本发明专利技术提出的半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器方案能得到高功率、高光束质量的超快锁模脉冲激光输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光器
，更具体地，涉及一种半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器。
技术介绍
半导体激光器泵浦的全固态激光器因具有稳定性好、高效率、结构紧凑、寿命长等优点，吸引着众多研究者的关注与研究。其中半导体激光器泵浦的固体锁模超快脉冲激光器由于独特的物理特性在高精度冷加工、超快化学及非线性光学等众多领域有着重要应用。通过锁模可以获得超快激光脉冲输出，而随着技术发展，半导体可饱和吸收镜(SemiconductorSaturableAbsorberMirror，SESAM)被动锁模技术使锁模更容易实现。获得超快激光脉冲要求增益介质有宽的发射谱，钛宝石的发射谱很宽，是一种实现超快锁模激光脉冲的增益介质，但是钛宝石的吸收谱在绿光波段，所以钛宝石的泵浦源也是一个技术难点。钕玻璃也具有比较宽的发射谱，而且其吸收谱在近红外波段，现在半导体技术的发展是容易为其提供泵浦源的，所以也有很多学者对钕玻璃锁模超快激光进行过研究，但是受限于钕玻璃不良的导热性能，半导体泵浦的钕玻璃锁模超快脉冲激光器的平均输出功率很低，影响了其实用性。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器，获得更高功率、高光束质量以及高转换效率的超快脉冲激光输出。为了实现上述目标，本专利技术提供了一种半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器，包括半导体激光器泵浦模块、旋转增益介质和激光谐振腔，其中：所述半导体激光器泵浦模块包括半导体激光器和泵浦光耦合系统，所述激光谐振腔包括组成谐振腔的镜片以及锁模器件；所述旋转增益介质设置于所述激光谐振腔中；所述半导体激光器发出的泵浦光经泵浦光耦合系统整形后耦合进入所述激光谐振腔中的旋转增益介质，从而旋转增益介质在泵浦光的激励下产生受激辐射，受激辐射生成的激光在所述激光谐振腔内振荡并模式锁定后从所述激光谐振腔输出；所述旋转增益介质为处于旋转状态的圆盘状、或者椭圆盘状、或者圆环状、或者椭圆环状的增益介质，所述泵浦光与激光振荡光路从旋转的圆盘状增益介质的非中心位置入射或通过，在旋转过程中，所述旋转增益介质的不同位置产生受激辐射。本专利技术的一个实施例中，所述旋转增益介质以其边缘处泵浦光入射位置的法线为中心轴公转，所述泵浦光与激光振荡光路从旋转增益介质的非中心位置入射或通过；或者，所述旋转增益介质以自身中心轴线为中心轴自转，所述泵浦光与激光振荡光路从旋转增益介质的非中心位置入射或通过。本专利技术的一个实施例中，所述激光谐振腔需使激光模式与泵浦光良好匹配，并且使激光器满足稳定的连续锁模条件。本专利技术的一个实施例中，所述泵浦光耦合系统由透镜或者光纤构成。本专利技术的一个实施例中，所述激光谐振腔包括分色镜、输出镜以及锁模器件，泵浦光经泵浦光耦合系统入射到旋转增益介质，旋转增益介质在泵浦光的激励下产生受激辐射，受激辐射产生的激光在激光谐振腔内振荡，振荡激光通过分色镜反射到增益介质上，通过增益介质后经锁模器件，再由输出镜输出部分激光并反射剩余激光再经锁模器件与增益介质来回振荡。本专利技术的一个实施例中，所述锁模器件为半导体可饱和吸收镜，或者二硫化钼饱和吸收体，或者石墨烯可饱和吸收体。本专利技术的一个实施例中，所述增益介质为钕玻璃，或者Yb:KGW，或者Nd:YVO4。本专利技术的一个实施例中，在所述激光谐振腔内或者激光谐振腔外加入脉宽压缩器件，以抵消色散获得更窄的脉冲输出。本专利技术的一个实施例中，使振荡激光以布儒斯特角入射所述旋转增益介质，或者不以布儒斯特角入射增益介质但在激光谐振腔内插入布儒斯特片，以获得线偏振光输出。本专利技术的一个实施例中，所述激光谐振腔中的分色镜双面镀泵浦光增透膜，用于反射激光的一面镀中心波长为1053nm的宽带宽激光全反膜；全反镜中用于反射激光的一面镀中心波长为1053nm的宽带宽激光全反膜；输出镜的两面镀中心波长为1053nm的宽带宽激光部分透过膜，透过率根据使激光输出功率最佳来选取。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术采用半导体激光器端面泵浦旋转的增益介质，采用锁模技术获得脉冲激光输出。首先，增益介质中受半导体激光器泵浦的区域周期性变化，增益介质同一区域可以避免长时间连续吸收热量，吸热与散热交替进行，所以增益介质可以承受更高功率的泵浦光以获得更高功率的激光输出；其次，低温流体冷却使增益介质的温度降低，减小热效应；再者，半导体激光器发出的泵浦光与激光模式良好匹配，提高转换效率；最后，采用适合的谐振腔结构可以得到稳定的连续锁模脉冲。总而言之，本专利技术提出的半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器方案能得到高功率、高稳定性以及高转换效率的稳定的连续锁模激光脉冲输出。附图说明图1是本专利技术实施例中一种半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器结构示意图；图2是为本专利技术实施例中一种旋转增益介质的旋转示意图；图3是为本专利技术实施例中另一种旋转增益介质的旋转示意图；图4是本专利技术实施例中另一种半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器结构示意图；图5是本专利技术实施例中另一种的半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器结构示意图；图6是本专利技术实施例中另一种的半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器结构示意图；在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-半导体激光器泵浦模块2-旋转增益介质3-激光谐振腔11-半导体激光器12-耦合系统121-第一耦合透镜122-第二耦合透镜31-分色镜32-第一折叠镜33-第二折叠镜34-输出镜35-SESAM。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术采用半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的方案，增益介质中受半导体激光器泵浦的区域周期性变化，增益介质同一区域可以避免长时间连续吸收热量，吸热与散热交替进行，所以增益介质可以承受更高功率的泵浦光，可以突破静态钕玻璃导热性能差的限制，再通过SESAM锁模获得高平均功率的超快激光脉冲输出；对于其他材料的增益介质，此设计也能使其承受更高功率泵浦，获得高功率锁模激光输出。增益介质可以为钕玻璃，或者Yb:KGW，或者Nd:YVO4。具体地，如图1所示，本专利技术提供了一种半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器，包括半导体激光器泵浦模块1、旋转增益介质2和激光谐振腔3，其中：所述半导体激光器泵浦模块1包括半导体激光器11和泵浦光耦合系统12，所述激光谐振腔3包括组成谐振腔的镜片以及锁模器件；所述旋转增益介质设置于所述激光谐振腔3中；所述半导体激光器11发出的泵浦光经泵浦光耦合系统12整形后耦合进入所述激光谐振腔3中的旋转增益介质2，从而旋转增益介质2在泵浦光的激励下产生受激辐射，受激辐射生成的激光在激光谐振腔3内振荡并模式锁定后从所述激光谐振腔3输出。在本专利技术实施例中，所述泵浦光耦合系统由透镜或者光纤构成，泵浦光经透镜组整形成合适尺寸耦合进入增益介质，也可以将泵浦光经光纤耦合进入增益介质。本专利技术实施例中，以透镜组为作为泵浦光耦合系统说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器，其特征在于，包括半导体激光器泵浦模块、旋转增益介质和激光谐振腔，其中：所述半导体激光器泵浦模块包括半导体激光器和泵浦光耦合系统，所述激光谐振腔包括组成谐振腔的镜片以及锁模器件；所述旋转增益介质设置于所述激光谐振腔中；所述半导体激光器发出的泵浦光经泵浦光耦合系统整形后耦合进入所述激光谐振腔中的旋转增益介质，从而旋转增益介质在泵浦光的激励下产生受激辐射，受激辐射生成的激光在所述激光谐振腔内振荡并模式锁定后从所述激光谐振腔输出；所述旋转增益介质为处于旋转状态的圆盘状、或者椭圆盘状、或者圆环状、或者椭圆环状的增益介质，所述泵浦光与激光振荡光路从旋转的圆盘状增益介质的非中心位置入射或通过，在旋转过程中，所述旋转增益介质的不同位置产生受激辐射。

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器，其特征在于，包括半导体激光器泵浦模块、旋转增益介质和激光谐振腔，其中：所述半导体激光器泵浦模块包括半导体激光器和泵浦光耦合系统，所述激光谐振腔包括组成谐振腔的镜片以及锁模器件；所述旋转增益介质设置于所述激光谐振腔中；所述半导体激光器发出的泵浦光经泵浦光耦合系统整形后耦合进入所述激光谐振腔中的旋转增益介质，从而旋转增益介质在泵浦光的激励下产生受激辐射，受激辐射生成的激光在所述激光谐振腔内振荡并模式锁定后从所述激光谐振腔输出；所述旋转增益介质为处于旋转状态的圆盘状、或者椭圆盘状、或者圆环状、或者椭圆环状的增益介质，所述泵浦光与激光振荡光路从旋转的圆盘状增益介质的非中心位置入射或通过，在旋转过程中，所述旋转增益介质的不同位置产生受激辐射。2.根据权利要求1所述的半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器，其特征在于，所述旋转增益介质以其边缘处泵浦光入射位置的法线为中心轴公转，所述泵浦光与激光振荡光路从旋转增益介质的非中心位置入射或通过；或者，所述旋转增益介质以自身中心轴线为中心轴自转，所述泵浦光与激光振荡光路从旋转增益介质的非中心位置入射或通过。3.根据权利要求1或2所述的半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器，其特征在于，所述激光谐振腔需使激光模式与泵浦光良好匹配，并且使激光器满足稳定的连续锁模条件。4.根据权利要求1或2所述的半导体激光器端面泵浦旋转增益介质的锁模激光器，其特征在于，所述泵浦光耦合系统由透镜或者光纤构成。5.根据权利要求1或2所述的半...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈培锋，梁乔春，龚磊，
申请(专利权)人：武汉市凯瑞迪激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42