一种基于折叠谐振腔的1048nm激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于折叠谐振腔的1048nm激光器，属于激光谐振腔技术领域，包括：第一复合激光板条，两端键合未掺杂YAG晶体的Yb:YAG，第一腔镜，设置于第一复合激光板条一侧下部，第一反射镜，位于平凹反射镜上部，第二反射镜，设置于第一复合激光板条另一侧下部，第二腔镜，位于上部第二反射镜上部，激光从第一腔镜轴线反射出，光路经过复合激光板条，在第一反射镜、第二反射镜之间反射，最终在第二腔镜输出，通过增加1030nm激光的腔内损耗，实现1048nm单波长输出。该装置折叠腔结构中，3.65kW的泵浦下，输出功率为0.713kW,光束质量β因子等于2.3。β因子等于2.3。β因子等于2.3。

【技术实现步骤摘要】
一种基于折叠谐振腔的1048nm激光器


[0001]本专利技术涉及激光谐振腔
，更具体的涉及一种基于折叠谐振腔的1048nm激光器。

技术介绍

[0002]Yb：YAG具有宽吸收线宽和增益线宽、低量子缺陷、低光热转换效率和高光光转换效率等特点，因而被广泛用于高功率、高效率、LD泵浦激光研究。二极管泵浦的固体激光器(DPSSL)具有体积小、高亮度、全固化、结构简单、易于集成、性能稳定、高光束质量、使用与维护方便等优势，是实现Yb：YAG激光输出的主要方式之一。
[0003]2001年，天津大学的张丽哲、戴春明等人报道了一种可调谐运转的全固化Yb:YAG激光器。采用传统的四镜X型像散补偿腔，当抽运功率为900mW时，得到66mW的中心波长在1049.5nm的连续激光输出，斜率效率为12.7％。同时又进行了可调谐实验，得到了波长范围在1030.5～1055.5nm的激光输出。
[0004]2005年，日本AIST中心的Sadao UEMURA等人采用光纤耦合LD端面抽运方式和被动锁模技术，最终得到了中心波长在1030nm
‑
1050nm可调的136fs超短脉冲激光。
[0005]2009年，中科院的周彬彬等人提出了一项关于获得1050nm激光的新模型。他们通过改变Yb粒子掺杂浓度或晶体长度抑制1030nm处的激光振荡，最终获得了中心波长为1050nm的1.8ps激光脉冲和中心波长在1053nm的170fs激光脉冲。
[0006]2015年，茨城大学的Shinki NAKAMURA等人报道了一种高功率Yb:YAG陶瓷激光器。该激光器采用光纤耦合LD侧面抽运方式和被动锁模技术，得到了平均输出功率3.8W，脉冲持续时间433fs，重频90.9MHz，峰值功率96.5kW的1050nm超短脉冲激光输出。
[0007]2016年，中物院的陈晓明、许浏等人报道了一种高效率、高功率的Yb:YAG激光放大器。该放大器采用传导冷却，端面泵浦方式和MOPA结构。在室温条件下，输入0.8kW的种子光得到了3.54kW的1030nm激光输出，光光转换效率41％，斜率效率最高可达59％。
[0008]2017年，中物院的马艺芳等人基于Yb:YAG宽带荧光的特点，实现了种子光为1029.6nm和1031.5nm的双波长激光放大。在1.18kW种子光注入的条件下，实现了6.56kW的双波长激光输出。
[0009]2018年，中物院的Wang Dan等人报道了一种室温下的Yb:YAG板条连续放大链路。在种子光中心波长1030nm，功率0.4kW条件下，获得了22.3kW的激光输出。
[0010]2018年，华北光电所的刘娇等人设计了一种单面掺杂梯形结构的Yb:YAG表层增益板条。在准连续实验中，泵浦能量48J，重复频率5Hz，脉宽1ms的情形下，输出了21.6J的1030nm激光脉冲，光光转化效率45％。
[0011]由此可以看出，对于Yb:YAG的研究涉及1030nm波长都集中于连续高功率激光方面，而对1050nm波长多集中超短脉冲激光方面。对于1048nm的连续高功率输出，并未有相关报道。

技术实现思路

[0012]本专利技术实施例提供一种基于折叠谐振腔的1048nm激光器，包括：
[0013]第一复合激光板条，两端键合未掺杂YAG晶体的Yb:YAG；
[0014]第一腔镜，为平凹反射镜，设置于第一复合激光板条一侧下部，曲率R＝2000mm，反射面镀有1050nm高反膜；
[0015]第一反射镜，位于平凹反射镜上部，反射面镀有1050nm0
°
高反膜；
[0016]第二反射镜，设置于第一复合激光板条另一侧下部，反射面镀有1050nm0
°
高反膜；
[0017]第二腔镜，为平面输出镜，位于第二反射镜上部，1050nm透过率为25％；
[0018]激光从第一腔镜轴线反射出，光路经过复合激光板条，在第一反射镜、第二反射镜之间反射，最终在第二腔镜输出，通过增加1030nm激光的腔内损耗，实现1048nm单波长输出。
[0019]进一步，还包括1048nm激光器输出装置，其包括：
[0020]第二复合激光板条，板条端头采用45
°
切割，并且在端面镀有940nm和1050nm增透膜，板条的侧边进行了包边和磨毛处理，板条的两个大面通过铟层焊接到微通道冷却热沉上进行水冷散热，并且在大面上镀膜；
[0021]两组LD双端二极管泵浦装置，用于产生泵浦光；
[0022]泵浦耦合系统，位于LD双端二极管泵浦装置和第二复合激光板条之间；
[0023]谐振腔，由第三腔镜，第四腔镜和两个凸透镜构成，其中，第三腔镜为平凹反射镜，曲率R＝2000mm，反射面镀有1050nm高反膜，第四腔镜为平面输出镜，两个凸透镜焦距均为f＝300mm，反射面镀有1050nm 0
°
高反膜。
[0024]进一步，泵浦耦合系统，包括：
[0025]两个慢轴柱透镜，分别平行于LD双端二极管泵浦装置和第二复合激光板条，用于对泵浦光整形，将匀化后的泵浦光传递到第二复合激光板条端面；
[0026]两个快轴柱透镜，平行于LD双端二极管泵浦装置一侧的慢轴柱透镜，用于对泵浦光聚焦；
[0027]45
°
偏振片，位于快轴柱透镜和平行于第二复合激光板条的慢轴柱透镜之间。
[0028]进一步，第二复合激光板条通过两只LD双端二极管泵浦装置进行端面泵浦，泵浦光波长为940nm，实验时抽运功率为2.1kW。
[0029]进一步，两个慢轴柱透镜焦距均为50mm，两个快轴柱透镜中靠近平行于LD双端二极管泵浦装置的慢轴柱透镜一侧的焦距为60mm，另一个快轴柱透镜焦距为
‑
240mm。
[0030]进一步，位于一组LD双端二极管泵浦装置和第二复合激光板条之间的泵浦耦合系统还包括半波片HWP，其位于LD双端二极管泵浦装置和慢轴柱透镜之间。
[0031]进一步，第二复合激光板条复合板条的总尺寸为长120mm，宽10mm，厚2mm，其中掺杂有Yb离子的Yb:YAG尺寸为长100mm，宽10mm，厚2mm，掺杂浓度为0.35at.％。
[0032]本专利技术实施例提供一种基于折叠谐振腔的1048nm激光器，与现有技术相比，其有益效果如下：
[0033]本专利技术实现了1048nm激光的高功率输出、高光束质量的激光输出。理论上，分析了1030nm及1048nm激光输出特性，为了实现1048nm单一波长高功率输出，需要抑制1030nm激光振荡和强力泵浦。实验上，在泵浦功率为4.2kW时，最大输出功率为1.3kW，光光转换效率
为31％，最高斜率效率为46.4％；在折叠腔结构中，3.65kW的泵浦下，输出功率为0.713kW,光束质量β因子等于2.3。如果可以加载更高功率的泵浦，则可以实现更高功率、更高效率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于折叠谐振腔的1048nm激光器，其特征在于，包括：第一复合激光板条，两端键合未掺杂YAG晶体的Yb:YAG；第一腔镜，为平凹反射镜，设置于所述第一复合激光板条一侧下部，曲率R＝2000mm，反射面镀有1050nm高反膜；第一反射镜，位于所述平凹反射镜上部，反射面镀有1050nm0
°
高反膜；第二反射镜，设置于所述第一复合激光板条另一侧下部，反射面镀有1050nm0
°
高反膜；第二腔镜，为平面输出镜，位于所述第二反射镜上部，1050nm激光透过率为25％；激光从所述第一腔镜轴线反射出，光路经过所述第一复合激光板条，在所述第一反射镜、所述第二反射镜之间反射，最终在所述第二腔镜输出，通过增加1030nm激光的腔内损耗，实现1048nm单波长输出。2.如权利要求1所述的一种基于折叠谐振腔的1048nm激光器，其特征在于，还包括1048nm激光器输出装置，其包括：第二复合激光板条，板条端头采用45
°
切割，并且在端面镀有940nm和1050nm增透膜，板条的侧边进行了包边和磨毛处理，板条的两个大面通过铟层焊接到微通道冷却热沉上进行水冷散热，并且在大面上镀膜；两组LD双端二极管泵浦装置，用于产生泵浦光；泵浦耦合系统，位于所述LD双端二极管泵浦装置和所述第二复合激光板条之间；谐振腔，由第三腔镜，第四腔镜和两个凸透镜构成，其中，所述第三腔镜为平凹反射镜，曲率R＝2000mm，反射面镀有1050nm高反膜，所述第四腔镜为平面输出镜，两个所述凸透镜焦距均为f＝300mm，反射面镀有1...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷健，
申请(专利权)人：商洛学院，
类型：发明
国别省市：