專利名稱：1052nm連續(xù)波瓦級(jí)NdYAG全固體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體激光器，尤其是涉及一種1052nm連續(xù)波瓦級(jí)Nd:YAG全固體激光器。
背景技術(shù)：
Nd:YAG激光器是研究最多、應(yīng)用最廣泛的固體激光器，特別是激光波長(zhǎng)為1064nm的Nd:YAG激光器。迄今，Nd:YAG激光在1000nm波段已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了1061nm和1064nm兩個(gè)波長(zhǎng)的激光激射(參見(jiàn)文獻(xiàn)1.M.V.Okhapkin，M.N.Skvortsov，A.M.Belkin，N.L.Kvashnin，S.N.Bagayev，“Tunable single-frequency diode-pumped Nd:YAG ring laser at 1064/532nm foroptical frequency standard applications”，Optics communications 203359-362(2002)；2.K.I.Martin，W.A.Clarkson，D.C.Hanna，“High-power single-frequency operation，at 1064nm and1061.4nm of a Nd:YAG ring laser end-pumped by a beam-shaped diode bar”，Opticscommunications 13589-92(1997)；3.V.Lupei，N.Pavel，T.Taira，“1064nm laser emission ofhighly doped NdYttrium aluminum garnet under 885nm diode laser pumping”，Appl.Phys.Lett.804309-4311(2002))。但是已有的新波長(zhǎng)Nd:YAG全固體激光器較少，功率較小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有的新波長(zhǎng)Nd:YAP全固體激光器較少、功率較小的不足，提供一種1052nm連續(xù)波瓦級(jí)Nd:YAG全固體激光器。
為此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是采用新的腔體膜系結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明設(shè)有光纖耦合輸出的808nm連續(xù)激光二極管(LD)；耦合光纖，耦合光纖輸入端接激光二極管的光纖耦合輸出端；耦合透鏡組，耦合透鏡組的輸入端接耦合光纖的輸出端，用于對(duì)泵浦光的準(zhǔn)直與聚焦入激光晶體的耦合作用；激光輸入腔鏡，激光輸入腔鏡設(shè)于耦合透鏡組的輸出端，作為激光器的輸入腔鏡；帶溫控裝置的Nd:YAP激光晶體，激光晶體的輸入端面接激光輸入腔鏡，溫控裝置可采用常規(guī)的半導(dǎo)體制冷器；激光輸入腔鏡放置于Nd:YAP激光晶體的輸出端，作為激光器的輸出腔鏡。
本發(fā)明通過(guò)特殊的腔體設(shè)計(jì)，在Nd:YAG激光晶體中首次實(shí)現(xiàn)了808nm LD泵浦1052nm新波長(zhǎng)的激光連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而且輸出功率達(dá)3W，這將為1000nm波段的Nd:YAG激光擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的學(xué)術(shù)意義與使用價(jià)值。本發(fā)明的突出效果將在具體實(shí)施方式
中加以說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的激光晶體冷卻裝置示意圖。
圖3為圖2的剖面圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例的LD泵浦1052nm激光輸出激光功率與泵浦功率關(guān)系曲線。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例1052nm輸出激光的光譜圖。其中，光譜分辨率為0.2nm。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例1052nm輸出激光的光譜圖。其中，光譜分辨率為0.01nm。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1-3所示，本發(fā)明設(shè)有光纖耦合輸出的808nm連續(xù)激光二極管LD；耦合光纖S輸入端接激光二極管LD的光纖耦合輸出端；由一對(duì)焦距為10mm組成的耦合透鏡組M的輸入端接耦合光纖S的輸出端，用于對(duì)泵浦光的準(zhǔn)直與聚焦入激光晶體的耦合作用；激光輸入腔鏡M1采用鍍808nm增透(T≈97％)和1052nm高反(R＞99.5％)介質(zhì)膜，作為激光器的輸入腔鏡，激光輸入腔鏡M1設(shè)于耦合透鏡組M的輸出端；帶溫控裝置TEC2的Nd:YAP激光晶體的輸入端面接激光輸入腔鏡M1，溫控裝置TEC2可采用常規(guī)的半導(dǎo)體制冷器；激光輸出腔鏡M2放置于Nd:YAP激光晶體的輸出端，作為激光器的輸出腔鏡。
帶溫控裝置TEC2的激光晶體Nd:YAG，具體鍍膜指標(biāo)如下；激光輸出腔鏡M2鍍1064nm、1061.4nm高透(T＞70％)和1052nm部分透射(T＝4.5％)介質(zhì)膜，作為激光器的輸出腔鏡。整個(gè)光學(xué)耦合系統(tǒng)、晶體設(shè)計(jì)及溫控裝置、激光諧振腔體固定于10mm厚的硬鋁型材上，各個(gè)部分均安裝在三維和五維精密調(diào)整架上，便于調(diào)整至同一光路上，硬鋁型材的另外一個(gè)重要作用是起到溫控裝置TEC2的散熱作用(附微型風(fēng)扇)。
在激光器設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用LD光纖耦合輸出，經(jīng)一對(duì)組合透鏡(焦距為10mm)后，進(jìn)入激光晶體進(jìn)行泵浦，通過(guò)透鏡組調(diào)節(jié)，可改變泵浦激光在激光晶體中模式大小。通過(guò)LD的溫度調(diào)整，可使LD輸出激光波長(zhǎng)至Nd:YAG激光晶體的最大吸收峰-808nm，從而可以充分利用泵浦功率，使激光器更趨于緊湊。此外，本發(fā)明選擇在Nd:YAG晶體的輸入端面上鍍上808nm，1052nm增透，激光晶體的另一端面直接鍍1053nm增透(T＞98％)，以減少激光腔體損耗。對(duì)于腔體，選取對(duì)熱效應(yīng)較不敏感的、有大可控模體積的平凹穩(wěn)定腔結(jié)構(gòu)，有效地補(bǔ)償了LD泵浦固體激光器的熱透鏡效應(yīng)，提高了激光器性能和輸出穩(wěn)定性。晶體的選擇則增加激光棒長(zhǎng)度及減小其端面直徑，以期達(dá)到泵浦光模式和激光模式的最佳匹配。
由于Nd:YAG激光在1000nm波段已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了1061nm，1064nm兩個(gè)波長(zhǎng)的激光激射，其中1064nm的增益最大，1061nm的增益次之，而1052nm的增益最小，但是，相對(duì)于1112nm，1052nm更靠近1064nm和1061.4nm這兩條最強(qiáng)譜線，為了能抑制這兩條最近且最強(qiáng)的譜線，本發(fā)明采用特殊的膜系設(shè)計(jì)，使得輸出耦合鏡的透射率在1064nm和1061nm處要比在1052nm處大得多，導(dǎo)致它們的激光起振閾值比1052nm大，這樣，使得在1052nm處譜線通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)，首先達(dá)到激射，產(chǎn)生激光，并抑制了1064nm和1061nm這兩條最強(qiáng)的譜線產(chǎn)生激射，從而，產(chǎn)生1052nm這一新波長(zhǎng)激光。
圖4為1052nm激光輸出功率(1052nm power/W)與注入泵浦激光功率(Incident pumppower/W)關(guān)系曲線，從圖4中可以看出該激光器的閾值很低，約只有0.3W，最佳光轉(zhuǎn)換效率約20％，在輸入泵浦功率為17W時(shí)，所輸出的1052nm激光功率達(dá)3W，輸出激光的穩(wěn)定性優(yōu)于3％。圖5為光譜分析儀(OSA)的分辨率為0.2nm時(shí)測(cè)得的1052nm激光光譜，可見(jiàn)，激光的峰值波長(zhǎng)為1052.6nm，激光譜線寬度為0.1nm。當(dāng)OSA的分辨率為0.01nm，測(cè)得的激光光譜如圖6所示，可見(jiàn)1052nm激光由6個(gè)峰構(gòu)成，這是激光器的多縱模光譜，波長(zhǎng)分別為1052.392nm，1052.446nm，1052.502nm，1052.556nm，1052.608nm和1052.660nm相鄰波長(zhǎng)間隔相同，均約等于0.055nm，并由腔體結(jié)構(gòu)中激光晶體參數(shù)決定的。
本發(fā)明所得到的最大輸出功率為3W的LD泵浦Nd:YAG 1052nm新波長(zhǎng)連續(xù)全固體激光器是至今輸出最大功率的LD泵浦Nd:YAG全固體激光器，其實(shí)驗(yàn)成果與國(guó)際上報(bào)道的最高水平的比較情況如下表所示，在表中，僅列出國(guó)際上報(bào)道的LD泵浦Nd:YAG全固體連續(xù)單一波長(zhǎng)(特別是1061.4nm和1064nm)激光運(yùn)轉(zhuǎn)最高水平與本發(fā)明的LD泵浦1052nm新波長(zhǎng)的激光性能對(duì)比。
LD泵浦Nd:YAG 1000nm主要波長(zhǎng)連續(xù)激光器指標(biāo)對(duì)比一覽表

文獻(xiàn)2K.I.Martin，W.A.Clarkson，D.C.Hanna，“High-power single-frequency operation，at 1064nm and 1061.4nm of a Nd:YAG ring laser end-pumped by a beam-shapeddiode bar”，Optics communications 13589-92(1997)
權(quán)利要求
1.1052nm連續(xù)波瓦級(jí)Nd:YAG全固體激光器，其特征在于設(shè)有光纖耦合輸出的808nm連續(xù)激光二極管；耦合光纖，耦合光纖輸入端接激光二極管的光纖耦合輸出端；耦合透鏡組，耦合透鏡組的輸入端接耦合光纖的輸出端；激光輸入腔鏡，激光輸入腔鏡設(shè)于耦合透鏡組的輸出端，作為激光器的輸入腔鏡；帶溫控裝置的Nd:YAP激光晶體，激光晶體的輸入端面接激光輸入腔鏡；激光輸入腔鏡放置于Nd:YAP激光晶體的輸出端，作為激光器的輸出腔鏡。
全文摘要
1052nm連續(xù)波瓦級(jí)Nd:YAG全固體激光器，涉及一種固體激光器，提供一種1052nm連續(xù)波瓦級(jí)Nd:YAG全固體激光器。設(shè)有光纖耦合輸出的808nm連續(xù)激光二極管；耦合光纖輸入端接激光二極管；耦合透鏡組輸入端接耦合光纖輸出端；激光輸入腔鏡設(shè)于耦合透鏡組輸出端；帶溫控裝置的Nd:YAP激光晶體輸入端面接激光輸入腔鏡；激光輸入腔鏡放置于Nd:YAP激光晶體的輸出端，作為激光器的輸出腔鏡。通過(guò)特殊的腔體設(shè)計(jì)，在Nd:YAG激光晶體中首次實(shí)現(xiàn)了808nm LD泵浦1052nm新波長(zhǎng)的激光連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而且輸出功率達(dá)3W。
文檔編號(hào)H01S3/00GK1700537SQ20051007873
公開(kāi)日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日
發(fā)明者蔡志平, 汪玉樹(shù), 陳昭炫, 邱萬(wàn)興 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)