低量子亏损的薄片激光器制造技术

本实用新型专利技术提供一种低量子亏损的薄片激光器，包括：第一振谐腔，包括双色镜、第一薄片增益模块、第二薄片增益模块；第二振谐腔，包括1030nm/1048nm高反镜和耦合输出镜，所述第二振谐腔与所述第一振谐腔共用所述第一薄片增益模块；第一个谐振腔产生1030nm的激光，其泵浦第一增益薄片增益模块使其发生粒子数反转，使得第二谐振腔产生振荡，从所述耦合输出镜输出1048nm的激光束。上述装置中能量子亏损低、光束质量好、输出功率高。

【技术实现步骤摘要】
低量子亏损的薄片激光器
本技术涉及一种薄片激光器，特别是涉及一种低量子亏损的薄片激光器。
技术介绍
薄片激光器是当前高平均功率激光器的重要发展方向，激光介质的散热特性是影响高功率激光器发展的重要因素，薄片激光器采用厚度为100-200μm的晶体作为增益介质，其通过特殊的焊接工艺与自然界中导热系数最高的金刚石进行焊接，因此其可以高效的将晶体中的热量传递到热沉上；另外在背面冷却技术以及端面平顶泵浦光加持下这种结构可以产生垂直于薄片激光增益介质表面、几乎均匀的轴向一维热流，因而可以减小热透镜效应和增益介质中的热沉积，使得在获得高功率激光输出同时,保持高效率和高光束质量。对于高功率激光器而言，为了获得更高的激光平均功率输出，需要尽量减小增益介质中废热的产生，或者采取较好的散热结构从而将晶体中产生的废热及时从晶体中导出。从减少废热产生角度来说，一般采用的方法是直接将基态粒子激发到激光上能级，即所谓的带内泵浦；从增加导热性能角度来说，一方面可以采用光纤、INNOSLAB以及薄片结构这些面积体积比较大的放大结构作为激光增益介质，另一方面对于薄片激光器来说可以采用导热系数更高的金刚石来替代铜钨合金作为热沉和晶体间的导热材料。对于薄片激光器而言，常用且较成熟的增益介质是Yb:YAG晶体，对于Yb:YAG而言其吸收峰主要集中在940nm、969nm以及1030nm。对于商业化的泵浦LD而言常见的波长有940nm以及969nm，由于Yb:YAG晶体在940nm附近的吸收峰比较宽而在969nm附近的吸收峰比较窄，因此940nm的泵浦一般不需要进行波长控制，而969nm对应的LD需要增加VBG模块对输出光进行波长锁定。在低功率下使用常规的940nm泵浦和使用969nm差别不大，但是对于940nm泵浦而言，随着泵浦功率的增加热积累逐渐增加将会恶化激光的波前并改变腔的稳定性，从而恶化了激光器的输出光束质量并限制了激光器功率的进一步提高。为了获得更高的激光平均功率输出，可以采用969nmVBG波长锁定的LD作为Yb:YAG薄片激光器的泵浦源，采用该方案可以将处于基态的粒子直接泵浦到激光上能级，减少了激光增益晶体的量子损耗，通过该方案可以获得比传统940nm泵浦更高的激光输出，然而该方法激光输出功率受到969nm泵浦LD功率的限制。论文M,MiuraT,ChylaM,etal.SuppressionofnonlinearphononrelaxationinYb:YAGthindiskviazerophononlinepumping[J].Opticsletters,2014,39(16):4919-4922中，比较了940nm泵浦和969nm泵浦两种方案的激光输出特性，实验中采用940nm泵浦，当泵浦功率达到250W左右，激光腔开始不出光，而采用969nm泵浦时泵浦功率增加到400W左右，腔才开始不出光。其共同的特点是：在输出激光的状态下，当晶体表面温度达到100℃左右，激光腔开始不出光。
技术实现思路
本技术主要解决的技术问题是提供一种能量子亏损低、光束质量好、输出功率高的低量子亏损薄片激光器。为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：一种低量子亏损的薄片激光器，包括：第一振谐腔，包括双色镜、第一薄片增益模块、第二薄片增益模块；采用940nm的LD泵浦所述第二薄片增益模块，所述双色镜对1030nm的激光束高反且对1048nm的激光束透过率大于55％，从而所述1030nm的激光束在所述第一振谐腔内反复振荡，提高所述激光束的激光功率密度，且所述激光束在反复振荡过程中被所述第一薄片增益模块吸收，从而使得激光粒子数反转；第二振谐腔，包括1030nm/1048nm高反镜和耦合输出镜，所述第二振谐腔与所述第一振谐腔共用所述第一薄片增益模块；所述激光粒子数反转后进入所述第二振谐腔，在所述第二振谐腔振荡后从所述耦合输出镜输出1048nm的激光束。在其中一个实施例中，所述第一薄片增益模块和第二薄片增益模块为Yb:YAG薄片晶体。在其中一个实施例中，所述耦合输出镜使1030nm激光束高反且输出1048nm激光束。在上述低量子亏损的薄片激光器中，首先使用第一薄片增益模块作为谐振腔的端镜，第二薄片增益模块作为折叠镜，再使用一块对1030nm高反，1048nm反射率小于45％的双色镜作为腔镜，使用940nmLD泵浦第二薄片增益模块，故这个谐振腔将使得1030nm的激光一直在腔内振荡，从而使得腔内的激光功率密度变得极高，而激光在腔内往返的过程将被第一薄片增益模块吸收，从而获得激光粒子数反转。再使用一块1030nm高反，1048nm透过的镜片作为耦合输出镜，这三个模块构成了第二个谐振腔，从而通过耦合输出镜获得1048nm的激光输出。上述结构中，通过泵浦量子效率更高以减少激光晶体的热沉积，从而获得更高的激光功率输出。附图说明图1为一实施方式的低量子亏损的薄片激光器结构示意图。图中，1-双色镜(1030nm高反，R(1048nm)<45％)，2-第二薄片增益模块，3-第一个薄片增益模块，4-高反镜，5-耦合输出镜。具体实施方式请参阅图1，本技术提供的一实施方式的低量子亏损的薄片激光器，包括：1-双色镜(1030nm高反，R(1048nm)<45％)，2-第二薄片增益模块，3-第一个薄片增益模块，4-高反镜，5-耦合输出镜。具体地，在一实施方式中，双色镜1、第一薄片增益模块3、第二薄片增益模块2构成第一振谐腔。采用940nm的LD泵浦第二薄片增益模块2，双色镜1对1030nm的激光束高反且对1048nm的激光束透过率大于55％，从而1030nm的激光束在所述第一振谐腔内反复振荡，提高所述激光束的激光功率密度，且所述激光束在反复振荡过程中被第一薄片增益模块3吸收，从而使得激光粒子数反转。具体地，在一实施方式中，第一个薄片增益模块3，高反镜4，耦合输出镜5构成第二振谐腔。高反镜4为1030nm/1048nm高反镜，耦合输出镜5能使1030nm激光束高反且输出1048nm激光束。第二振谐腔与第一振谐腔共用第一薄片增益模块3。激光粒子数反转后进入所述第二振谐腔，在第二振谐腔振荡后从耦合输出镜输出1048nm的激光束。在其中一个实施例中，第一薄片增益模块3和第二薄片增益模块2为Yb:YAG薄片晶体。一种如上所述的低量子亏损的薄片激光器的激光输出方法，包括：S110、采用940nm的LD泵浦所述第一振谐腔中的第二薄片增益模块，经所述双色镜对1030nm的激光束高反且对1048nm的激光束透过率大于55％，从而使得所述1030nm的激光束在所述第一振谐腔内反复振荡，以提高所述第一谐振腔腔内1030nm激光的功率密度；在其中一个实施例中，第一薄片增益模块和第二薄片增益模块为Yb:YAG薄片晶体。S110、第一个谐振腔产生1030nm的激光泵浦第一增益薄片增益模块，使该薄片晶体发生粒子数反转，从而使第二谐振腔产生振荡，并从耦合输出镜输出1048nm的激光束。在其中一个实施例中，激光束经所述耦合输出镜高反1030nm激光束且输出1048nm激光束。薄片激光器的具体结构在前面已经详述，在此不再赘述。在上述低量子亏损的薄片激光器及激光输出方法中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低量子亏损的薄片激光器，其特征在于，包括：第一振谐腔，包括双色镜、第一薄片增益模块、第二薄片增益模块；采用940nm的LD泵浦所述第二薄片增益模块，所述双色镜对1030nm的激光束高反且对1048nm的激光束透过率大于55％，从而所述1030nm的激光束在所述第一振谐腔内反复振荡，提高所述激光束的激光功率密度，且所述激光束在反复振荡过程中被所述第一薄片增益模块吸收，从而使得激光粒子数反转；第二振谐腔，包括1030nm/1048nm高反镜和耦合输出镜，所述第二振谐腔与所述第一振谐腔共用所述第一薄片增益模块；所述激光粒子数反转后进入所述第二振谐腔，在所述第二振谐腔振荡后从所述耦合输出镜输出1048nm的激光束。

【技术特征摘要】
1.一种低量子亏损的薄片激光器，其特征在于，包括：第一振谐腔，包括双色镜、第一薄片增益模块、第二薄片增益模块；采用940nm的LD泵浦所述第二薄片增益模块，所述双色镜对1030nm的激光束高反且对1048nm的激光束透过率大于55％，从而所述1030nm的激光束在所述第一振谐腔内反复振荡，提高所述激光束的激光功率密度，且所述激光束在反复振荡过程中被所述第一薄片增益模块吸收，从而使得激光粒子数反转；第二振谐腔，包括10...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆俊，于广礼，丁建永，姚红权，杨彬，杨磊，杨润兰，周军，
申请(专利权)人：南京先进激光技术研究院，
类型：新型
国别省市：江苏,32