一种被动调Q微片激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种被动调Q微片激光器，属于激光技术领域。主要包括激光增益介质、石墨烯或碳纳米管可饱和吸收体、光学元件以及LD泵浦装置。将厚度纳米量级的石墨烯、碳纳米管可饱和吸收体紧密夹贴于激光器增益介质与光学元件之间，利用器件镀膜构成平平腔或平凹腔，使用胶合、光胶或深化光胶的方法将器件全固化为简单紧凑的三明治结构。利用石墨烯、碳纳米管材料可饱和吸收波长范围宽、导热性好的特点可实现微片激光器不同波长的宽带脉冲调制和良好的散热特性。本实用新型专利技术具有光学体积小、全固化易维护、波长调制范围宽的优点，可降低脉冲微片激光器的工艺难度和生产成本，有着广泛应用前景。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种被动调Q微片激光器
本技术涉及激光器领域，尤其涉及微片式结构被动调Q激光器与新型可饱和吸收体材料一石墨烯、碳纳米管。
技术介绍
全固化被动调Q微片激光器结构简单紧凑易维护，特别是其毫米量级的极短腔长可实现单频和高峰值功率脉冲激光输出，有着较高的倍频效率。这些特点使得被动调Q微片激光器在科学研究、工业加工、生物医学、军事探测等领域获得了广泛应用。目前LD泵浦的被动调Q微片激光器已可实现脉宽皮秒至纳秒量级、重频千赫兹量级、峰值功率千瓦量级的脉冲输出。被动调Q微片激光器多使用Cr4+: YAG等晶体作为可饱和吸收体，亦有使用半导体可饱和吸收镜(SESAM)的报道。前者即便采用键合的Cr4+:YAG/Nd:YAG晶体，仍存在激光腔长不易控制的问题，而且此类晶体的掺杂工艺要求严格，损伤阈值也不理想。作为一种新型材料，石墨烯及碳纳米管有着优异的电学、光学和力学特性，在高性能电子器件、传感探测、信息存储、复合材料等领域具有重要的潜在应用价值。石墨烯及碳纳米管对多波长激光有可观的光限幅作用，特别是原子层级的石墨烯材料能够实现从可见光到中红外波段的可饱和吸收，使其在激光器制造与应用方面有着非同寻常的重要意义。 随着石墨烯、碳纳米管材料大规模生产制备技术的提高与成熟，利用其作可饱和吸收体将十分有利于降低脉冲激光器工艺难度和生产成本，有望替代现有的激光脉冲被动调制器件。
技术实现思路
本技术的目的是利用纳米量级厚度石墨烯或碳纳米管材料作可饱和吸收体， 实现结构简单紧凑的三明治型全固化微片激光器及其不同波长的被动调Q。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案微片激光器包括激光增益介质、石墨烯或碳纳米管可饱和吸收体、光学元件以及 LD泵浦装置。将纳米量级厚度的石墨烯或碳纳米管可饱和吸收体紧密夹贴于激光增益介质与光学元件之间，构成三明治结构。在激光增益介质与光学元件上镀膜作前后腔镜构成平行平面谐振腔或平凹腔。上述光学元件为温度补偿介质、倍频晶体、波片、对振荡波长通过的光学玻璃或晶体等器件，亦可是此类器件的组合。使用胶合、光胶或深化光胶等方法将各器件全固化。采用LD或光纤耦合输出型LD对上述三明治结构微片激光器进行端面泵浦。 所述的石墨烯或碳纳米管可饱和吸收体含有石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯聚合物、碳纳米管中的一种或多种成分，可以直接生长在基质表面，可以制备为固体粉末或薄膜形式，也可以与PVC等溶剂混合制备成聚合物薄膜形式。—种被动调Q的微片激光器，包括激光增益介质、石墨烯或碳纳米管可饱和吸收体、光学元件或光学材料以及LD泵浦装置；其特征在于在增益介质泵浦端面镀对泵浦光增透光学膜、或者对激光全反射或部分反射光学膜，或者同时镀上述增透光学膜和反射光学膜；光学元件镀对激光全反射或部分反射光学膜，利用增益介质和光学元件的镀膜作前后腔镜构成平平腔或平凹腔，将厚度0. 5纳米至5纳米的石墨烯、碳纳米管可饱和吸收体紧密夹贴于激光器增益介质与光学元件之间构成三明治结构。所制备的石墨烯或碳纳米管材料可饱和吸收体厚度为0. 5纳米至5纳米；石墨烯可饱和吸收体中石墨烯材料的层数1至10层。激光增益介质为Nd:YAG晶体、Nd = YVO4晶体、Er:%:glass激光材料。光学元件为温度补偿介质、倍频晶体、波片、对振荡波长通过的光学玻璃或晶体器件或材料，以及此类器件或材料的组合。使用胶合、光胶或深化光胶的方法将微片激光器器件全固化为三明治结构。使用LD直接端面泵浦，采用光纤耦合输出LD经光学系统进行端面泵浦。所述的一种被动调Q的微片激光器，其特征在于依次包括LD泵浦源601、准直系统602、激光增益介质301与光学元件402将石墨烯或碳纳米管可饱和吸收体201紧密夹贴在中间，构成的三明治结构；激光增益介质301泵浦端面镀有对泵浦光增透并对激光全反射的光学膜，其与镀有对激光部分反射光学膜的光学元件402作前后腔镜构成平行平面谐振腔或平凹腔。光纤耦合输出LD泵浦源601提供泵浦，泵浦光经准直系统602聚焦到激光增益介质301泵浦端面并耦合注入；激光增益介质301与光学元件402将石墨烯或碳纳米管可饱和吸收体201紧密夹贴在中间，构成三明治结构；激光增益介质301泵浦端面镀有对泵浦光增透并对激光全反射的光学膜，其与镀有对激光部分反射光学膜的光学元件402作前后腔镜构成平行平面谐振腔或平凹腔；石墨烯或碳纳米管可饱和吸收体201作为激光调Q装置， 调Q脉冲激光通过光学元件402输出。所述的一种被动调Q的微片激光器，其特征在于依次包括LD泵浦源，LD泵浦源 601紧贴激光增益介质301 ；激光增益介质301与光学元件402将石墨烯或碳纳米管可饱和吸收体201紧密夹贴在中间，构成的三明治结构；激光增益介质301泵浦端面镀有对泵浦光增透并对激光全反射的光学膜，其与镀有对激光部分反射光学膜的光学元件402作前后腔镜构成平行平面谐振腔或平凹腔。LD泵浦源601紧贴于激光增益介质301进行端面泵浦；激光增益介质301与光学元件402将石墨烯或碳纳米管可饱和吸收体201紧密夹贴在中间，构成三明治结构；激光增益介质301泵浦端面镀有对泵浦光增透并对激光全反射的光学膜，其与镀有对激光部分反射光学膜的光学元件402作前后腔镜构成平行平面谐振腔或平凹腔；石墨烯或碳纳米管可饱和吸收体201作为激光调Q装置，调Q脉冲激光通过光学元件402输出。所述的一种被动调Q的微片激光器，其特征在于依次包括LD泵浦源601、准直系统602、部分反射镜603 ；激光增益介质301与光学元件402将石墨烯或碳纳米管可饱和吸收体201紧密夹贴在中间，构成的三明治结构；激光增益介质301的泵浦端面镀有对泵浦光增透同时对激光部分反射的光学膜，其与对激光和泵浦光全反射的光学元件402构成谐振腔。LD泵浦源601经准直系统602和部分反射镜603耦合注入激光增益介质301 ；激光增益介质301与光学元件402将石墨烯或碳纳米管可饱和吸收体201紧密夹贴在中间， 构成三明治结构；激光增益介质301的泵浦端面镀有对泵浦光增透同时对激光部分反射的光学膜，其与对激光和泵浦光全反射的光学元件402构成谐振腔；石墨烯或碳纳米管可饱和吸收体201作为激光调Q装置，调Q脉冲激光从增益介质泵浦端面经部分反射镜603反射输出。本技术采用以上技术方案，由于石墨烯、碳纳米管可饱和吸收体厚度在纳米量级、几乎不影响谐振腔长的特点，使得利用镀膜构成的激光谐振腔腔长只取决于激光增益介质厚度与腔内光学元件厚度。而使用胶合、光胶或深化光胶的方法将微片激光器器件全固化为简单紧凑的三明治结构，可有效减小激光器光学体积，便于维护。特别地，石墨烯、 碳纳米管材料可饱和吸收作用波长覆盖范围宽，利用其作可饱和吸收体进行被动调Q，选用合适的激光增益介质(e. g Nd:YAG, NdiYVO4, Er:Yb:glass)即可实现不同波长的激光脉冲输出。此外石墨烯、碳纳米管材料具有良好的导热性，十分有利于腔内器件的导热与散热。 同时灵活应用各种光学器件及其组合，可以进一步实现微片激光器脉冲激光的稳频、倍频、 偏振等特性。附图说明图1为本技术的第一实施例的结构示意图图2为本技术的第二实施例的结构示意图图3为本技术的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王璞，曹镱，刘江，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：