大能量短脉冲中红外波段激光输出装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种大能量短脉冲中红外波段激光输出装置，以获得大能量短脉冲中红外激光。大能量短脉冲中红外波段激光输出装置包括：振荡级，包括泵浦源、谐振腔、振荡级增益介质和调Q元件，泵浦源的发射波长位于Er

【技术实现步骤摘要】
大能量短脉冲中红外波段激光输出装置


[0001]本专利技术涉及激光
，尤其涉及一种大能量短脉冲中红外波段激光输出装置。

技术介绍

[0002]中红外波段激光因其波长的独特优势，即位于水分子吸收峰、热辐射能量集中区、某些分子的吸收谱峰等，在激光手术、有毒气体监测等诸多领域拥有广阔的应用前景。随着中红外波段相关器件和材料的快速发展，该波段固体激光源已取得很多重要的研究成果，但关于中红外波段固体激光放大器方面的报道极少。
[0003]Er
3+
离子4I
11/2
→4I
13/2
之间的能级跃迁对应2.7
‑
3.0μm的光谱发射，可利用掺Er
3+
增益介质直接产生中红外波段激光，这是目前产生该波段激光源最为简便高效的方式。调Q的中红外激光相较于连续运转和自由长脉冲运转模式，可实现更高的峰值功率，在高精度气体组份测量等方面具有更为显著的优势。然而，目前在中红外波段尚缺少理想的调Q器件，或是抗损伤阈值低，或是透过率低，制约了单脉冲能量的进一步提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种大能量短脉冲中红外波段激光输出装置，用以解决现有技术中由于调Q器件的制约无法获得大能量短脉冲中红外激光的问题。
[0005]根据本专利技术实施例的大能量短脉冲中红外波段激光输出装置，包括：
[0006]振荡级，包括泵浦源、谐振腔、振荡级增益介质和调Q元件，所述泵浦源的波长位于Er
3+
离子吸收带内，所述谐振腔由高反镜和输出耦合镜构成，所述振荡级增益介质和所述调Q元件位于所述谐振腔内，所述振荡级增益介质为掺Er
3+
固体激光增益介质，所述振荡级适于输出小能量短脉冲中红外波段激光；
[0007]放大级，包括Er
3+
离子掺杂晶体构建的放大级增益介质，所述放大级用于放大所述小能量短脉冲中红外波段激光，以输出大能量短脉冲中红外波段激光；
[0008]光束整形系统，位于所述振荡级和所述放大级之间，所述光束整形系统用于对所述小能量短脉冲中红外波段激光进行整形处理，以匹配所述放大级增益介质的饱和通量；
[0009]隔离器，位于所述振荡级和所述光束整形系统之间，用于阻止进入所述放大级的激光返回所述振荡级。
[0010]根据本专利技术的一些实施例，所述泵浦源为960nm
‑
980nm激光二极管或闪光灯；
[0011]所述高反镜960nm
‑
980nm增透、2700nm
‑
3000nm高反；
[0012]所述输出耦合镜2700nm
‑
3000nm部分透过。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，所述输出耦合镜的透过率为10％
‑
50％。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述光束整形系统为镀有2700nm
‑
3000nm波段增透膜的透镜组。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述振荡级增益介质和所述放大级增益介质的基质材
料包括YAG、YAP、YSGG、GSGG、YGG、GGG、SrF2、CaF2、YLF、BYF、Y2O3、Lu2O3。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述调Q元件的选型包括电光调Q器件LN、RTP、LGS以及声光调Q器件TeO2和Ge。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述放大级的构型为棒状、板条、薄片或叠片。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述小能量短脉冲中红外波段激光的能量为100mJ
‑
300mJ；
[0019]所述大能量短脉冲中红外波段激光的能量为700mJ
‑
900mJ。
[0020]采用本专利技术实施例，通过另辟蹊径的方法，从结构设计出发，能有效避开中红外波段调Q晶体和镀膜等元器件损伤阈值低的瓶颈问题，获得高峰值功率、高单脉冲能量中红外固体激光输出，能够拓展中红外激光在各领域的应用。
[0021]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0022]通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在附图中：
[0023]图1是本专利技术实施例中大能量短脉冲中红外波段激光输出装置结构示意图。
具体实施方式
[0024]下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。另外，在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
[0025]如图1所示，本专利技术实施例的大能量短脉冲中红外波段激光输出装置，包括：振荡级10、放大级7、光束整形系统6、隔离器5。
[0026]振荡级10，包括泵浦源、谐振腔、振荡级增益介质3和调Q元件2。泵浦源用于生成激光波长位于Er
3+
离子吸收带内的激光并将其注入谐振腔。谐振腔由高反镜1和输出耦合镜4构成，高反镜1和输出耦合镜4相对间隔排布。振荡级增益介质3和调Q元件2位于谐振腔内，振荡级增益介质3和调Q元件2位于高反镜1和输出耦合镜4之间，调Q元件2靠近高反镜1，振荡级增益介质3靠近输出耦合镜4。高反镜1、输出耦合镜4、振荡级增益介质3和调Q元件2共轴。振荡级增益介质3为掺Er
3+
固体激光增益介质。振荡级适于输出小能量短脉冲中红外波段激光。
[0027]放大级7，包括Er
3+
离子掺杂晶体构建的放大级增益介质。可以理解，放大级7包括放大级增益介质，放大级增益介质为Er
3+
离子掺杂晶体。放大级7用于放大小能量短脉冲中红外波段激光，以输出大能量短脉冲中红外波段激光。这里的“大能量”、“小能量”是一组相对概念，大能量短脉冲中红外波段激光的激光能量大于小能量短脉冲中红外波段激光的激
光能量。这里的“短脉冲”可以理解为脉宽10纳秒至100纳秒之间的脉冲。
[0028]光束整形系统6位于振荡级10和放大级7之间。光束整形系统6用于对小能量短脉冲中红外波段激光进行整形处理，以匹配放大级7中放大级增益介质的饱和通量。
[0029]隔离器5位于振荡级10和光束整形系统6之间，用于阻止进入放大级7的激光返回振荡级10。
[0030]采用本专利技术实施例，通过另辟蹊径的方法，从结构设计出发，通过振荡级10先输出小能量短脉冲中红外波段激光，然后利用放大级7对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大能量短脉冲中红外波段激光输出装置，其特征在于，包括：振荡级，包括泵浦源、谐振腔、振荡级增益介质和调Q元件，所述泵浦源的波长位于Er
3+
离子吸收带内，所述谐振腔由高反镜和输出耦合镜构成，所述振荡级增益介质和所述调Q元件位于所述谐振腔内，所述振荡级增益介质为掺Er
3+
固体激光增益介质，所述振荡级适于输出小能量短脉冲中红外波段激光；放大级，包括Er
3+
离子掺杂晶体构建的放大级增益介质，所述放大级用于放大所述小能量短脉冲中红外波段激光，以输出大能量短脉冲中红外波段激光；光束整形系统，位于所述振荡级和所述放大级之间，所述光束整形系统用于对所述小能量短脉冲中红外波段激光进行整形处理，以匹配所述放大级增益介质的饱和通量；隔离器，位于所述振荡级和所述光束整形系统之间，用于阻止进入所述放大级的激光返回所述振荡级。2.如权利要求1所述的大能量短脉冲中红外波段激光输出装置，其特征在于，所述泵浦源为960nm
‑
980nm激光二极管或闪光灯；所述高反镜960nm
‑
980nm增透、2700nm
‑
3000nm高反；所述输出耦合镜2700nm

【专利技术属性】
技术研发人员：王思博，方聪，韩昌昊，陈国，魏磊，王克强，韩隆，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：