本发明专利技术提供一种高效率中远红外激光装置，包括：依次设置的高功率偏振激光器，光束整形模块，输入镜，中红外变频晶体，输出镜；所述输入镜镀有对于基频激光具有高透过率、对于目标波长变频激光高反射率的膜；输出镜镀有对于基频激光具有高反射率、对于目标波长变频激光预设透过率的膜；高功率偏振激光器输出的偏振激光经光束整形模块整形后，经过输入镜入射到中红外变频晶体上；输入镜和输出镜形成光参量激光谐振腔镜，并输出目标波长变频激光。该装置采用Tm:YAG晶体，通过精密匹配高功率偏振激光器中两个偏振态激光增益与损耗关系，实现高功率偏振激光输出，直接泵浦ZGP晶体，高效且高可靠性的实现中远红外激光的输出。靠性的实现中远红外激光的输出。靠性的实现中远红外激光的输出。
【技术实现步骤摘要】
一种高效率中远红外激光装置
[0001]本专利技术涉及一种高功率固体激光器，特别涉及一种高效率中远红外激光 装置。
技术介绍
[0002]中远红外激光源在国防、材料加工、医疗和探测领域有广泛的应用价值。 目前，获得高效率的中红外激光源的优选技术方案是通过ZnGeP2(ZGP)晶 体变频产生中红外激光，所述变频是指通过光参量振荡器(OPO)的方式实 现。而ZGP晶体仅能采用2μm以上的激光进行泵浦，通常采用790nm LD 泵浦Tm:YLF晶体产生1.9μm线偏振光，再泵浦Ho:YAG晶体产生2.07μm 激光，之后通过光参量变频过程，产生中红外激光。但是其物理过程多，导 致获得中远红外激光的效率不高。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是提供一种高效率中远红外激光装置，该装置采用780波 段的激光二极管泵浦Tm:YAG激光增益介质产生2μm波段的基频激光后， 通过外腔光参量过程，获得目标波长的变频激光输出。
[0004]根据本专利技术的第一方面，提供了一种高效率中远红外激光装置，包括：
[0005]依次沿光路设置的高功率偏振激光器、光束整形模块、输入镜、中红外 变频晶体以及输出镜；所述输入镜镀有对于基频激光高透过率且对于目标波 长变频激光高反射率的膜；所述输出镜镀有对于基频激光高反射率且对于目 标波长变频激光预设透过率的膜；所述高功率偏振激光器输出的基频激光经 光束整形模块整形后，经由所述输入镜入射到所述中红外变频晶体上；所述 输入镜和所述输出镜为光参量激光谐振腔的腔镜；所述输出镜用于输出在所 述光参量激光谐振腔内振荡的目标波长的变频激光。
[0006]可选的，所述中红外变频晶体为ZGP晶体，所述目标波长变频激光为2 μm～14μm波段的激光，所述基频激光为s偏振激光或p偏振激光；。
[0007]可选的，高功率偏振激光器包括：高反镜、激光增益模块、偏振片、s 光输出镜和p光输出镜；其中，所述高反镜上镀有对s偏振激光和p偏振激 光高反射率的膜；与所述s光输出镜形成第一谐振腔；与所述p光输出镜形 成第二谐振腔；s光输出镜位于所述偏振片的反射光光路上；所述p光输出 镜位于所述偏振片的透射光光路上；其中,所述s光输出镜和所述p光输出镜 中的一个用于作为所述高功率偏振激光器输出所述基频激光的输出镜；其中， s光输出镜对s偏振激光的透过率和p光输出镜对p偏振激光的透过率匹配， 以实现s偏振激光的增益和损耗与p偏振激光的增益和损耗的匹配。
[0008]可选的，激光增益模块包括泵源、激光增益介质和散热装置，其中，所 述泵源为端泵泵源或者侧泵泵源，采用780波段的激光二极管，对所述激光 增益介质进行泵浦；所述激光增益介质采用Tm：YAG晶体；所述散热装置 与所述激光增益介质的侧面接触，用于为所述激光增益介质散热。
[0009]可选的，基频激光为2μm波段的激光。
[0010]可选的，s光输出镜对s偏振激光的透过率和p光输出镜对p偏振激光 的透过率匹配，包括：所述s光输出镜对于s偏振激光的透过率为0.5％～10％， 相应的，所述的p光输出镜对于p偏振激光透过率为4％～20％；此时，高功 率偏振激光器输出的基频激光为p偏振激光；或者所述s光输出镜对于s偏 振激光透过率为4％～20％，相应的，所述p光输出镜对于p偏振激光透过率 为0.5％～10％；此时，高功率偏振激光器输出的基频激光为s偏振激光。
[0011]可选的，所述偏振片为45
°
偏振片，或者为55.6
°
偏振片。
[0012]可选的，所述输出镜上镀有对于目标波长变频激光预设透过率为 5％～70％的膜。
[0013]可选的，所述中远红外激光装置还进一步包括隔离模块，沿光路放置于 所述光束整形模块和所述输入镜之间，所述隔离模块用于防止激光返回高功 率偏振激光器。
[0014]可选的，光束整形模块包括至少一个整形透镜，所述整形透镜用于实现 所述基频激光与光参量谐振腔的模式匹配。
[0015]本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：首先通过Tm:YAG晶 体产生2μm波段的高功率偏振激光输出，然后通过在外腔设置光参量谐振腔 的方式，获得2μm～14μm波段目标波长变频激光输出，与以往的方式相比， 减少了一级激光过程，提高了系统的电光效率和可靠性，且进一步提高了中 远红外激光输出的效率。
附图说明
[0016]图1为本专利技术第一实施例中的高效率中远红外激光装置的结构示意图；
[0017]图2为本专利技术中高功率激光偏振器的结构示意图；
[0018]图3为包含光束整形模块的高效率中远红外激光装置的结构示意图；
[0019]图4为本专利技术第一实施例中的高效率中远红外激光装置的结构示意图；图5为本专利技术第二实施例中的高效率中远红外激光装置的结构示意图。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发 明实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]申请人通过系统地理论计算和实验研究，发现了Tm:YAG晶体在激光振 荡过程中偏振态随增益损耗关系演化的独特现象，结合理论计算提出了其增 益与损耗控制方法，可通过Tm:YAG晶体实现高功率偏振激光输出。因此本 申请的技术方案，是通过泵浦Tm：YAG晶体产生高功率基频激光，高频率 的基频激光直接泵浦ZGP晶体从而产生目标波长的变频激光，这种实现方式 总电光效率可提升4倍，同时可降低系统复杂性、提升稳定性，实现小型实 用化样机，用于激光医疗手术等领域。
[0022]第一实施例
[0023]本专利技术实施例提供的高效率中远红外激光装置如图1所示，包括沿光路 方向依次放置的高功率偏振激光器1、光束整形模块2、输入镜3、中红外变 频晶体4以及输出镜5；其
中，所述光束整形模块2、输入镜3、中红外变频 晶体4以及输出镜5在所述高功率偏振激光器1输出的基频激光的光路上。
[0024]所述高功率偏振激光器1通过泵浦Tm：YAG晶体产生高功率基频激光， 所述基频激光为p偏振激光或者s偏振激光；所述光束整形模块2用于对高 功率偏振激光器1产生的基频激光进行整形；所述输入镜3镀有对于高功率 偏振激光器1产生的基频激光高透过率且对于输出的目标波长变频激光高反 射率的膜，这里所述高透过率的膜镀在输入镜3的两侧，高反射率的膜镀在 所述输入镜3靠近所述输出镜5的一侧，也就是由输入镜3和输出镜5组成 的光参量激光谐振腔的腔内的一侧；输出镜5镀有对于所述高功率偏振激光 器1产生的基频激光具有高反射率、对于所述目标波长变频激光具有预设透 过率的膜。所述输入镜3、中红外变频晶体4和输出镜5组成光参量激光谐 振腔，所述输出镜5用于输出在所述光参量激光本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高效率中远红外激光装置，其特征在于，包括：依次沿光路设置的高功率偏振激光器(1)、光束整形模块(2)、输入镜(3)、中红外变频晶体(4)以及输出镜(5)；所述输入镜(3)镀有对于基频激光高透过率且对于目标波长变频激光高反射率的膜；所述输出镜(5)镀有对于基频激光高反射率且对于目标波长变频激光预设透过率的膜；所述高功率偏振激光器(1)输出的基频激光经光束整形模块(2)整形后，经由所述输入镜(3)入射到所述中红外变频晶体(4)上；所述输入镜(3)和所述输出镜(5)为光参量激光谐振腔的腔镜；所述输出镜(5)用于输出在所述光参量激光谐振腔内振荡的目标波长的变频激光。2.如权利要求1所述的高效率中远红外激光装置，其特征在于，所述中红外变频晶体(4)为ZGP晶体，所述目标波长变频激光为2μm～14μm波段的激光，所述基频激光为s偏振激光或p偏振激光。3.如权利要求2所述的高效率中远红外激光装置，其特征在于，所述高功率偏振激光器(1)包括：高反镜(12)、激光增益模块(11)、偏振片(13)、s光输出镜(14)和p光输出镜(15)；其中，所述高反镜(12)上镀有对s偏振激光和p偏振激光高反射率的膜；与所述s光输出镜(14)形成第一谐振腔；与所述p光输出镜(15)形成第二谐振腔；所述s光输出镜(14)位于所述偏振片(13)的反射光光路上；所述p光输出镜(15)位于所述偏振片(13)的透射光光路上；其中,所述s光输出镜(14)和所述p光输出镜(15)中的一个用于作为所述高功率偏振激光器(1)输出所述基频激光的输出镜；其中，s光输出镜(14)对s偏振激光的透过率和p光输出镜(15)对p偏振激光的透过率匹配，以实现s偏振激光的增益和损耗与p偏振激光的增益和损耗的匹配。4.如权利要求3所述的高效率中远红外激光装置，其特征在于，所述激光增益模块(11)包括泵源(111)、激光增益介质(112)和散热装置(113)...
【专利技术属性】
技术研发人员：申玉，宗楠，彭钦军，杨峰，薄勇，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所先进激光研究院济南，
类型：发明
国别省市：
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