抵抗内部红外引发的损伤的激光器制造技术

一种共掺杂二极管泵浦激光器的增益介质，使激光器能够抵抗由高强度内部红外辐射引起的长期性能下降。为增益介质共掺杂如Ｃｒ↑［３＋］和Ｃｅ↑［３＋］类的离子，使增益介质能够抗拒外部电离辐射的损伤，解决增益介质的长期性能下降问题。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一般地说，本专利技术涉及激光器，具体地说，本专利技术涉及一种制造YAG激光器，这种激光器能够抵抗由强力的内部红外辐射所致的损伤。
技术介绍
固态激光器，如钇铝石榴石(YAG)激光器，会经受到不同方式的失效。一种失效方式是经过延长使用周期的激光器性能下降。虽然这种失效方式与所有的激光器都有关系，但是这种失效方式对于长时间周期的连续使用或者接近连续使用的(如几百或几千小时，或更长)激光器来说，关系更大。例如，100-1000小时的寿命意味着激光器可能需要经常的维修，这对于有些应用是可以接受的。一般情况下，对于用在制造环境的激光器来说，5000-10000小时的寿命是可以接受的。有些激光器的应用甚至需要更长的寿命。虽然本领域中公知存在这样的失效方式，但是，由于多种潜在问题都与激光器的复杂性质有关，所以这种失效方式的性质是不清楚的，而且是可变的。这些问题中的某一些在本质上是机械方面的问题，有一些却与光学部件的性能下降有关。由于长期性能下降问题的本质不清楚，所以对这些问题的解决方案也是不清楚的。人们期望着对这个问题的任何解决方案都是实施简单、成本低，并且不需要对于现有激光器系统进行复杂的重新设计。于是，在本领域中，需要一种能够抗拒长期性能下降的固态激光器以及实现这种激光器的方法。
技术实现思路
本专利技术的各种具体实施例，通过使用在共掺杂能使增益介质抗拒电离辐射的离子的增益介质的二极管泵浦红外激光器，克服了与现有技术相关缺点，其中在增益介质内部的内红外辐射的峰值强度大于约0.01GW/cm2。附图说明从以下结合附图的详细描述，可更容易地理解本专利技术的各种教导，其中图1表示本专利技术一种实施例激光器的示意图；图2表示本专利技术另一实施例的腔内三倍频的二极管泵浦激光器的示意图；图3表示本专利技术又个实施例的腔外三倍频的二极管泵浦激光器的示意图。具体实施例方式虽然为了进行说明，以下的详细描述包含了许多特定的细节，但本领域的普通技术人员应该认识到，对下面的细节的许多变化和替换都在本专利技术的范围之内。因此，提出下面描述的本专利技术典型实施例对于要求保护的本专利技术并无任何损失，并且对于要求保护的本专利技术没有加给任何限制。术语有如这里使用的冠词“A”或“An”除非另有明确说明，该冠词后面的一件或多件的数量。腔指的是由两个或多个反射表面确定的光可以往复运动或循环的光学路径。截断所述光学路径的物体被认为是在所述腔内。共掺杂指的是为增益介质掺杂两种或多种掺杂剂，例如激光所用的掺杂剂和附加掺杂剂，称为共掺杂剂。连续波(CW)激光器连续发出辐射的激光器，与脉冲式激光器中的短脉冲不同。宇宙射线指的是γ-射线、高能带电粒子和源于外部空间的其它高能辐射。二极管激光器指的是发光二极管，它被设计成，使得它可以使用受激发射产生相干光输出。二极管激光器也称为激光二极管或半导体激光器。二极管泵浦激光器指的是具有增益介质的激光器，所述增益介质由二极管激光器泵浦。增益介质指的是下面针对激光器描述的可产生激光的材料，。石榴石指的是一类特别的氧化物晶体，包括比如钇铝石榴石(YAG)、钆镓石榴石(GGG)、钆钪镓石榴石(GSGG)、钇钪镓石榴石(YSGG)等。“包括”、“包含”、“比如”、“例如”、“以及类似物”、“可以”、“可能”、以及其它类似限定词，它们与特定分类中的一项或多项物件一起使用，意思是包含该项或多项物件，但不限于这些项目的所述分类。红外辐射指是的电磁辐射，它的特征是真空波长在约700毫微米(nm)和约5000毫微米(nm)之间。内部辐射指的是引入激光器腔内的或在激光器腔内产生的辐射，这个辐射是这里发生的过程的原因或结果，或者是这些过程的预料的结果或者是没有预料的结果。如果不泵浦增益介质，就不会产生内部辐射。内部辐射的例子包括由激光过程本身产生的受激辐射，以及由与受激辐射有关的某些频率转换过程产生的辐射。电离辐射指的是紫外辐射、γ-射线、高能带电粒子和其它高能辐射。激光是“通过辐射的受激发射进行光放大”的缩写词。激光器是填充有可产生激光的材料的腔体。可产生激光的材料可以是任何材料，如晶体、玻璃、液体、染料或气体，通过泵浦，比如光或放电，可使这些材料的原子被激发到亚稳态。当原子退激回到基态并通过受激发射发出光时，通过所述原子发光。因为光多次往复通过腔运动，所以光(这里称为受激发射)的强度连续增加。使用光纤作为增益介质可以构成激光器。光纤通常是玻璃型材料，当然光纤还可以是结晶的或者是玻璃-毫微晶体的组合物。光正如这里所用的术语“光”，通常指的是电磁辐射，它的频率范围从红外到紫外，大约相当于从约1纳米(10-9米)到100微米的真空波长范围。锁模激光器意指这样一种激光器，通过在内部控制每种模式的相对相位(有时是通过相对于时间进行调制)发挥作用，以选择性地产生高峰值功率和短持续时间的能量短脉冲，比如在皮秒(10-12秒)域。非线性效应指的是一类光学现象，一般情况下，只能用接近单色的定向光束，如由激光器产生的光束才能观察到这类光学现象。例如，谐波的产生(如二次谐波、三次谐波和四次谐波的产生)、光学参数的振荡、求和频率的产生、差值频率的产生、光学参数的放大，以及受激罗曼效应。非线件材料指的是一种材料，它能够处理非零非线件介质相对于能够产生非线性效应的光辐射的响应。非线性材料的实例包括铌酸锂(LiNbO3)、三硼酸锂(LBO)、β-硼酸钡(BBO)、硼酸铯锂(CLBO)、KDP及其同形体、LiIO3晶体，以及各种准相位匹配(quasi-phase-matched)材料。相位匹配指的是一种用于多波长非线性光学过程技术，用于提高各种波之间能量相干传输可能达到的距离。例如，当k1+k2＝k3时，认为这个三波过程是相位匹配的，这里，ki是参与这个过程的第i种波的波矢量。例如，在倍频中，当基波和二次谐波的相位速度匹配时，这个过程的效率最高。Q指的是一个谐振器(谐振腔)的评价数值，Q定义为(2.)×(谐振器中存储的平均能量)/(每个循环消耗的能量)。光学谐振器表面的反射系数越高并且吸收损耗越小，则Q值越高，并且从期望的模式中损耗的能量越小。Q值开关指的是用于迅速改变光学谐振器Q值的一种器件。Q信开关激光器指的是在激光器谐振腔中使用Q值开关，以防止激活作用，直到激活介质中实现高水平反转(光学增益和能量储存)时为止。当比如利用可饱和的吸收体声光或电光调制以使这个开关迅速增加谐振腔的Q值时，可产生巨大的脉冲。准相位匹配(QPM)材料在准相位匹配材料中，基波和二次谐波不是相位匹配的，但准相位匹配光栅可进行补偿。在准相位匹配材料中，基波和二次谐波可以有相同的极化度，通常可提高效率。准相位匹配材料的例子包括周期性极化的钽酸锂、周期性极化的铌酸锂(PPLN)，或者PPKTN。真空波长电磁辐射的波长通常与波穿行的介质有关。真空波长是一个指定频率的电磁辐射通过真空传播时的波长，用真空中的光速除以频率给出。引言按照通用的术语，本专利技术提供可抗拒损伤的二极管泵浦激光器。申请人对激光器中这种类型的失效方式进行过系统的研究，所述激光器使用钕掺杂的钇铝石榴石(Nd:YAG)作为增益介质。具体来说，他们的研究集中在使用Nd3+掺杂的YAG作为增益介质的二极管泵浦激光器。专利技术人认为，他们的发现能够应用于其它类型的基于石榴石的激本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二极管泵浦激光器，包括：由两个或多个反射表面限定的谐振腔；和设在谐振腔内的增益介质；其中，在增益介质内的内部红外辐射峰值强度大于约０．０１ＧＷ／ｃｍ↑［２］；并且增益介质包含共掺杂离子，所述共掺杂离子使增 益介质可抗拒电离辐射；从而增益介质可抗拒由红外辐射引起的损伤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克阿尔博雷，约翰布莱克，威廉格罗斯曼，
申请(专利权)人：光波电子公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]