一种医用2.79μm电光调Q?Cr,Er:YSGG激光器，包括：全反腔片、调Q晶体、起偏器、氙灯、激光棒、聚光腔、波片、输出腔片、激光电源和激光水冷系统；激光棒和氙灯并行安装在所述聚光腔内与水冷系统连接；水冷系统对聚光腔及腔内的激光棒和氙灯进行冷却；激光电源为所述氙灯提供电能量，具有控制氙灯、电光Q开关和水冷系统等协调工作的作用；电源内的调Q电源控制电光Q开关打开的时间，还提供调Q高压与调Q晶体两电极相连，两电极位于晶体的两侧，紧贴晶体Y-Z面表面并且平行于激光振荡光路；电光Q开关由起偏器和电光调Q晶体组成；调Q晶体为硅酸镓镧晶体（LGS）；激光棒为Cr,Er:YSGG激光晶体；波片为1/4波片。本发明专利技术同时具有输出功率稳定，光斑强度分布均匀特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医用2.79 μ m电光调Q Cr, EriYSGG (掺铒，铬钇钪镓石榴石Erbium,Chromium: Yttrium-Scandium-Gal I ium-Garnet)激光器。
技术介绍
2.79μπι波长的YSGG铒激光在生物医疗、科研、军事等领域有着重要的应用。由于水和羟基磷灰石对该波长激光的有效吸收，可将其用于眼角膜、牙齿和骨骼等组织的精准切削或消融，纳秒级的窄脉冲能极大地减小激光对周围组织的热损伤，并提高切削精度，是一种精准切削或消融的理想医用激光源。此外，高峰值功率、高脉冲能量的2.79 μ m脉冲激光还能用作光学参量振荡器的泵浦源，以获得足够强的3-12 μ m的中红外激光，在远距离大气探测、毒气检测、光·电对抗等领域有着重要的应用。因此，发展2.79 μ m窄脉冲、高能量的激光技术和激光器具有重要的应用价值。纳秒脉冲激光需要通过调Q技术来实现，2.79 μ m波长激光调Q主要有电光调Q、声光调Q、FTIR调Q、饱和吸收体调Q等方法。在精确操控和探测应用领域的高能量激光器中，电光Q开关凭借其效率高、开关速度快、稳定可控等优势发挥着不可替代的作用。合适的红外电光晶体是电光Q开关的关键，优良的电光Q开关晶体在工作波长应该具有透光性好、损伤阈值高、物化性能稳定、不易潮解等特点。科学家已经研制出几种优良性能2-3 μ m近红外电光晶体，例如LN，RTP等。但是，研究发现RTP在2.8 μ m附近存在吸收峰，不能用作该波段的调Q晶体。目前已成功应用于2.79 μ m波段较高能量激光的电光晶体只有LN，不过LN低的损伤阈值限制了输出能量的提高，并且该电光晶体的压电效应对电光Q开关工作效率有一定的影响。1993 年，F Konz 等人(F.Konz, M.Frenz, V.Romano, M.Forrer, H.P.Weber, A.V.Kharkovsky, and S.1.Khomenko, Opt.Commun.103, 398 (1993).)利用 LN 制作的电光 Q开关，在灯泵Cr，EriYSGG激光器中获得了脉冲能量26.9mJ,脉宽28ns的激光输出，峰值功率 0.96MW。1995 年，DM Rines 等人(D.M.Rines, G.A.Rines, and P.F.Moulton, inAdvanced Solid State Lasers, B.Chai and S.Payne,eds., Vol.24of OSA ProceedingsSeries (Optical Society of America, 1995), paper P07.)在高功率密度泵浦 0P0 研究中，采用LN制作的电光Q开关，在灯泵Cr，Er = YSGG激光器中获得了脉冲能量26mJ，脉宽35ns 的 2.79 μ m 激光输出。2008 年，国内刘金生等人(Jin-Sheng L, Jing-Jiao L.ChinesePhysics Letters, 2008, 25(4): 1293.)利用 LN 制作的电光 Q 开关，在灯泵 Cr，Er: YSGG 激光器中获得了脉冲能量72.3mJ，脉宽31.9ns的2.79 μ m激光输出。随后，2.79 μ m波段调Q激光由于红外电光晶体低损伤阈值限制，该波段激光能量和峰值功率难以大幅度提高。因此迫切需要寻找适合于2.79 μ m波长的具有高损伤阈值的电光晶体。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为:克服现有技术中的不足，提供一种具有高能量脉冲、纳秒级脉宽的医用2.79 μ m电光调Q Cr，Er:YSGG激光器。该激光器具有输出功率稳定，光斑强度分布均勻等特点。本专利技术采用的技术方案为:一种医用2.79 μ m电光调Q Cr, EriYSGG激光器包括:全反腔片、电光Q开关、氙灯、激光棒、聚光腔、波片、输出腔片、退压调Q电路板、激光电源和激光水冷系统，所述激光棒和氙灯并行安装在所述聚光腔内与水冷系统连接，氙灯发出的光称为泵浦光，通过聚光腔将泵浦光最大程度地汇聚到激光棒作为泵浦能量；水冷系统对聚光腔及腔内的激光棒和氙灯进行冷却；所述激光电源为所述氙灯提供电能量，控制氙灯、电光Q开关和水冷系统协调工作；电源内的调Q电源控制电光Q开关打开的时间，提供调Q高压，并通过高压线调Q晶体两电极相连，两电极位于晶体的两侧，紧贴晶体Y-Z面表面；所述全反腔片和所述输出腔片平行于激光棒两端面放置，电光Q开关置于全反腔片与激光棒端面之间；所述电光Q开关由起偏器和电光调Q晶体组成；所述调Q晶体为硅酸镓镧晶体(LGS);所述激光棒为Cr，EriYSGG激光晶体；所述波片为1/4波片。激光电源给氙灯提供电能使其发光，通过聚光腔漫发射使氙灯发出的光最大限度的进入激光棒中，激光水冷系统与聚光腔内部连接，通过去离子水给激光棒和氙灯进行恒温冷却，激光晶体在氙灯的光泵下发射自然光，通过起偏器后，变成线偏振光。调Q电源和退压调Q电路板共同提供电压，并控制调Q电压的脉冲时间。产生的高压施加在调Q晶体上，电光Q开关处于“关闭”状态，阻断激光振荡的形成。待激光上能级反转的粒子数积累到最大值时，突然撤去调Q晶体上的电压，光沿光轴方向通过晶体，其偏振状态不发生变化，经全反腔片反射后，再次(无变化的)通过调Q晶体和起偏器，电光Q开关处于“打开”状态，使激光器瞬间处于高Q值状态，于是产生雪崩式的激光振荡，就可输出一个调Q脉冲激光。由于使用氙灯泵浦激光棒，会出现严重的热退偏效应，因此在输出腔片和激光棒之间加入1/4波片，补偿热退偏损耗。 所述全反腔片和输出腔片均为白宝石(Al2O3)镜片，其中全反腔片单面镀2.79ym全反膜，输出腔片双面分别镀2.79 μ m增透膜和20% 90%反射膜。全反腔片和输出腔片材料还可以使用YSGG晶体、YAG晶体、氟化钙(CaF2)、氟化镁(MgF2)等材料替代白宝石(Al2O3)。所述硅酸镓镧晶体(LGS)是单轴旋光晶体，能运用横向电光效应，折射率n=l.855602.79 μ m,损伤阈值高达750MW/cm2，且不潮解，LGS介电常数比LN更小，更低的介电常数使得电光Q开关的电容更小，这能使电光Q开关打开时间更短，有利于获得更窄的脉宽。所述硅酸镓镧晶体(LGS)沿X-Y-Z方向切割设计为方柱状，X轴方向加电场，两Y-Z面镀金作为电极，保证电场的均匀性；沿2轴方向通光，双X-Y面对称平行，镀2.79μπι增透膜；Χ轴方向施加的电场由调Q电源提供。所述1/4波片，由氟化镁(MgF2)制成,通光口径12mm，双面镀2.79 μ m增透膜，垂直于光路，光轴方向平行于偏振方向，置于输出腔片与激光棒之间，以补偿在高能量泵浦时出现的热退偏效应造成的损耗，从而获得均匀的光斑和较高的输出能量。波片材料还可以使用YSGG晶体、YAG晶体、氟化钙(CaF2)、白宝石(Al2O3)等材料替代氟化镁(MgF2)。所述起偏器由布儒斯特角59.8°放置的2 5片白宝石(Al2O3)片堆构成，每片镜片尺寸相同，双面加工要求光学II级且不镀膜。制作起偏器材料还可以使用YSGG晶体、YAG晶体、氟化钙(CaF2)、氟化镁(MgF2)等材料替代白宝石(Al2O3)，镜片放置角本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种医用2.79μm电光调Q?Cr,Er:YSGG激光器，其特征在于包括：全反腔片、电光Q开关、氙灯、激光棒、聚光腔、波片、输出腔片、退压调Q电路板、激光电源和激光水冷系统；所述激光棒和氙灯并行安装在所述聚光腔内与水冷系统连接，氙灯发出的光称为泵浦光，通过聚光腔将泵浦光最大程度地汇聚到激光棒作为泵浦能量；水冷系统对聚光腔及腔内的激光棒和氙灯进行冷却；所述激光电源为所述氙灯提供电能量，控制氙灯、电光Q开关和水冷系统协调工作；电源内的调Q电源控制电光Q开关打开的时间，提供调Q高压，并通过高压线与调Q晶体两电极相连，两电极位于晶体的两侧，紧贴晶体Y?Z面表面；所述全反腔片和所述输出腔片平行于激光棒两端面放置，电光Q开关置于全反腔片与激光棒端面之间；所述电光Q开关由起偏器和电光调Q晶体组成；所述调Q晶体为硅酸镓镧晶体（LGS）；所述激光棒为Cr,Er:YSGG激光晶体；所述波片为1/4波片。
【技术特征摘要】
1.一种医用2.79 μ m电光调Q Cr，Er: YSGG激光器，其特征在于包括:全反腔片、电光Q开关、氣灯、激光棒、聚光腔、波片、输出腔片、退压调Q电路板、激光电源和激光水冷系统；所述激光棒和氙灯并行安装在所述聚光腔内与水冷系统连接，氙灯发出的光称为泵浦光，通过聚光腔将泵浦光最大程度地汇聚到激光棒作为泵浦能量；水冷系统对聚光腔及腔内的激光棒和氙灯进行冷却；所述激光电源为所述氙灯提供电能量，控制氙灯、电光Q开关和水冷系统协调工作；电源内的调Q电源控制电光Q开关打开的时间，提供调Q高压，并通过高压线与调Q晶体两电极相连，两电极位于晶体的两侧，紧贴晶体Y-Z面表面；所述全反腔片和所述输出腔片平行于激光棒两端面放置，电光Q开关置于全反腔片与激光棒端面之间；所述电光Q开关由起偏器和电光调Q晶体组成；所述调Q晶体为硅酸镓镧晶体(LGS);所述激光棒为Cr，EriYSGG激光晶体；所述波片为1/4波片。2.根据权利要求1所述的医用2.79μ m电光调Q Cr，Er: YSGG激光器，其特征在于:所述硅酸镓镧晶体(LGS)是单轴旋光晶体，能运用横向电光效应，折射率n=l.855602.79 μ m,损伤阈值高达750MW/cm2，且不潮解。3.根据权利要求1所述的医用2.79μ m电光调Q Cr，Er: YSGG激光器，其特征在于:所述硅酸镓镧晶体(LGS)沿X-Y-Z方向切割设计为长方体，X轴方向加电场，两Y-Z面对称平行镀金作为电极，保证电场的均匀性；沿Z轴方向通光，双X-Y面镀2.79 μ m增透膜；X轴方向施加的电场由调Q电源提供。4.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨经纬，江海河，吴先友，王礼，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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