本發(fā)明涉及一種基于Nd:LuAG晶體的被動調(diào)Q人眼安全激光器，屬于固態(tài)激光的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1.44μm波長的激光有著許多重要的應(yīng)用。首先，1.44μm屬于人眼安全范圍的波長，因此在眼部治療醫(yī)療領(lǐng)域有重要應(yīng)用。此外，1.44μm激光在通信、工業(yè)、軍事領(lǐng)域中同樣有重要的應(yīng)用。目前，國內(nèi)外關(guān)于1.44μm波段的獲得主要依賴于Nd:YAG晶體及Nd:YAG陶瓷。

目前，人們對Nd:LuAG晶體在固體激光器中的應(yīng)用主要集中在1.06μm和1.3μm波段，如X.T.Chen等人利用Nd:LuAG晶體作為激光晶體，多層碳納米管為飽和吸收體(Sub-100ns passively Q-switched Nd:LuAG laser with multi-walled carbon nanotube,《Optics&Laser Technology》,Vol.64,2014)得到1064.1nm波長,最小脈寬為78ns的調(diào)Q脈沖；另外，CHENG LIU等人利用Nd:LuAG晶體作為激光晶體，V ³⁺:YAG為飽和吸收體(Experimental and theoretical study of a passively Q-switched Nd:LuAG laser at 1.3μm with a V³⁺:YAG saturable absorber,《Journal of the Optical Society of America B》,Vol.32,2015)產(chǎn)生工作波長1336nm，最小脈寬為17ns的調(diào)Q脈沖?，F(xiàn)有技術(shù)中還沒有基于Nd:LuAG的人眼安全波段激光器的相關(guān)研究和專利文獻。

另外，現(xiàn)有技術(shù)中，V³⁺:YAG通常被用來作為1.3um-1.5um波長激光的調(diào)Q元件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于Nd:LuAG晶體的被動調(diào)Q人眼安全激光器。

發(fā)明概述：

本發(fā)明利用Nd:LuAG晶體和V ³⁺:YAG，提出一種基于Nd:LuAG晶體的被動調(diào)Q人眼安全激光器，采用Nd:LuAG晶體作為激光增益介質(zhì)，V ³⁺:YAG作為飽和吸收體，通過被動調(diào)Q得到1.44μm脈沖激光輸出?，F(xiàn)有技術(shù)中，半導體激光器泵浦的V³⁺:YAG飽和吸收體被動調(diào)Q 1.44μm Nd:LuAG激光器還未被報道過。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于Nd:LuAG晶體的被動調(diào)Q人眼安全激光器，包括沿著光路方向設(shè)置的LD泵浦源、耦合透鏡組、后腔鏡和輸出鏡；后腔鏡和輸出鏡構(gòu)成諧振腔，諧振腔內(nèi)沿著光路方向設(shè)置有激光晶體和被動調(diào)Q晶體；所述激光晶體為Nd:LuAG晶體，被動調(diào)Q晶體為V³⁺:YAG薄片；后腔鏡的輸入面鍍有對808nm波長的光透過率為T≧99.8％的介質(zhì)膜，后腔鏡的凹面上鍍有對808nm波長的光透過率為T≧99.8％、對1442.6nm波長的光透過率為R≧99.9％的介質(zhì)膜；輸出鏡的輸入面鍍有對1442.6nm的光透過率為T＝1～5％的介質(zhì)膜。其中，LD泵浦源是指，Laser Diode激光二極管泵浦源。

優(yōu)選的，激光晶體和被動調(diào)Q晶體包裹設(shè)置在銦箔內(nèi)，所述銦箔固定設(shè)置在冷卻鋁塊內(nèi)。由制冷裝置對冷卻鋁塊進行恒溫控制，進而實現(xiàn)對激光晶體和被動調(diào)Q晶體的恒溫和降溫控制；其中，冷卻鋁塊是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的裝置。

優(yōu)選的，所述的LD泵浦源是光纖耦合輸出的半導體激光器，纖芯直徑為400μm，數(shù)值孔徑為0.22，會聚到激光晶體上的光斑半徑為200μm。

優(yōu)選的，所述Nd:LuAG晶體的摻雜濃度為1～5％，尺寸為3×3×6mm³。

優(yōu)選的，所述V³⁺:YAG薄片對1442.6nm波長的初始小信號透過率為80％。

本發(fā)明的有益效果為：

1.本發(fā)明所述基于Nd:LuAG晶體的被動調(diào)Q人眼安全激光器，采用Nd:LuAG作為激光晶體，Nd:LuAG晶體因具有良好的物理與化學性能，帶寬較寬，晶格較小等優(yōu)點而越來越受到人們的關(guān)注與研究，推動固體激光器的發(fā)展新方向；

2.本發(fā)明所述基于Nd:LuAG晶體的被動調(diào)Q人眼安全激光器，采用Nd:LuAG作為激光晶體，與Nd:YAG晶體相比，對于⁴F_3/2能級，Nd:LuAG晶體具有較大的熒光壽命277us，更有利于產(chǎn)生高能量調(diào)Q脈沖；

3.本發(fā)明所述基于Nd:LuAG晶體的被動調(diào)Q人眼安全激光器，采用V³⁺:YAG晶體作為飽和吸收體，其基態(tài)吸收截面大，飽和吸收波段寬，基態(tài)吸收損耗小，恢復(fù)時間短；

4.本發(fā)明所述基于Nd:LuAG晶體的被動調(diào)Q人眼安全激光器，采用被動調(diào)Q，與主動調(diào)Q技術(shù)相比，被動調(diào)Q元件小且無需外部驅(qū)動裝置，技術(shù)更加簡單。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述基于Nd:LuAG晶體的被動調(diào)Q人眼安全激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為最大平均輸出功率下對應(yīng)的脈沖圖；

其中，1、LD泵浦源；2、耦合透鏡組；3、后腔鏡；4、激光晶體；5、被動調(diào)Q晶體；6、輸出鏡。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和說明書附圖對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。

實施例1

如圖1所示。

一種基于Nd:LuAG晶體的被動調(diào)Q人眼安全激光器，包括沿著光路方向設(shè)置的LD泵浦源1、耦合透鏡組2、后腔鏡3和輸出鏡6；后腔鏡3和輸出鏡6構(gòu)成諧振腔，諧振腔內(nèi)沿著光路方向設(shè)置有激光晶體4和被動調(diào)Q晶體4；所述激光晶體4為Nd:LuAG晶體，被動調(diào)Q晶體4為V³⁺:YAG薄片；后腔鏡3的輸入面鍍有對808nm波長的光透過率為99.8％的介質(zhì)膜，后腔鏡3的凹面上鍍有對808nm波長的光透過率為99.8％、對1442.6nm波長的光透過率為99.9％的介質(zhì)膜；輸出鏡6的輸入面鍍有對1442.6nm的光透過率為T＝2％的介質(zhì)膜。

實施例2

如實施例1所述的基于Nd:LuAG晶體的被動調(diào)Q人眼安全激光器，所不同的是，激光晶體4和被動調(diào)Q晶體5包裹設(shè)置在銦箔內(nèi)，所述銦箔固定設(shè)置在冷卻鋁塊內(nèi)。由水冷系統(tǒng)對冷卻鋁塊進行恒溫控制，進而實現(xiàn)對激光晶體和被動調(diào)Q晶體的恒溫和降溫控制。

實施例3

如實施例1所述的基于Nd:LuAG晶體的被動調(diào)Q人眼安全激光器，所不同的是，所述的LD泵浦源1是光纖耦合輸出的半導體激光器，纖芯直徑為400μm，數(shù)值孔徑為0.22，會聚到激光晶體4上的光斑半徑為200μm。

實施例4

如實施例1所述的基于Nd:LuAG晶體的被動調(diào)Q人眼安全激光器，所不同的是，所述Nd:LuAG晶體的摻雜濃度為1％，尺寸為3×3×6mm³。

實施例5

如實施例1所述的基于Nd:LuAG晶體的被動調(diào)Q人眼安全激光器，所不同的是，所述V³⁺:YAG薄片對1442.6nm波長的初始小信號透過率為80％。

利用實施例1-5所述的基于Nd:LuAG晶體的被動調(diào)Q人眼安全激光器，最終得到1.44μm短脈沖激光輸出，在泵浦吸收功率為11.1W時，能得到的最大平均輸出功率、脈沖重復(fù)頻率和最小脈寬分別是424mW、17.4KHz和72ns。如圖2所示。