一种线偏振Ho激光器制造技术

本申请公开了一种激光器，包括：谐振腔、板条增益介质和泵浦源，所述泵浦源产生泵浦光耦合所述板条增益介质，所述板条增益介质设置于所述谐振腔内；所述板条增益介质与激光传输方向垂直的任一截面的长宽比大于2；所述板条增益介质包括复合的掺铥部分和掺钬部分；所述泵浦光泵浦所述掺铥部分产生禁锢在所述谐振腔内的铥激光，所述铥激光同带泵浦所述掺钬部分，输出2.1μm波段的所述钬激光，该激光器结构简单，能直接产生高功率的线偏振2.1μm波段Ho激光。Ho激光。Ho激光。

【技术实现步骤摘要】
一种线偏振Ho激光器


[0001]本申请涉及一种的线偏振Ho激光器，属于固体激光领域。

技术介绍

[0002]全固态钬(Ho)激光器常用实现方式包括：砷化镓铝激光半导体(LD)(波长范围750nm～810nm)泵浦铥(Tm)离子敏化的Tm、Ho共掺激光器；1.9μm激光泵浦单掺杂钬激光器；铥激光器腔内共振泵浦钬激光器，以及Tm/Ho键合激光器。
[0003]由于Ho离子在800nm波段附近没有吸收带，无法利用高度成熟的砷化镓铝LD，传统上需要将Ho离子和Tm离子共同掺杂在同一增益介质中来实现Ho激光输出。但这类激光器存在严重的合作上转换损耗，在室温下只有数毫瓦的激光输出，甚至不出光。
[0004]1.9μm激光泵浦Ho激光器是目前最主流的高功率Ho激光实现方式。1.9μm泵浦源可以是掺Tm光纤激光器、掺Tm全固态激光器以及1.9μm半导体激光器。采用1.9μm掺铥全固态或光纤激光器来实现Ho激光输出是一种级联泵浦结构：即砷化镓铝LD泵浦Tm激光器谐振腔内的掺Tm增益介质产生1.9μm激光，再同带泵浦Ho激光器谐振腔内掺Ho增益介质。其中所用1.9微米泵浦源本身也是激光器，需要高功率800nm半导体进行泵浦，然后再通过数台1.9微米激光器才能实现高功率的Ho激光输出，使得整个Ho激光器系统结构复杂，体积庞大，造价昂贵，且LD到最终Ho激光输出的光光转换效率低下。
[0005]1.9μmLD泵浦钬激光器的虽然结构更加紧凑，目前可以实现30％～40％的光光转换效率。但是，1.9μmLD的激光器中所用单个巴条价格比传统砷化镓铝LD的价格高一个数量级；发射谱宽达15nm，不利于匹配掺Ho增益介质的吸收峰(3～5nm宽)。
[0006]Tm/Ho键合激光器建立在腔内泵浦Ho激光器的基础上，将掺Tm和掺Ho增益介质键合为同一块增益介质，能够在常规砷化镓铝LD的泵浦下高效地实现Ho激光输出，并比腔内泵浦Ho激光器更加紧凑、便捷。但由于目前的Tm/Ho键合增益介质为棒状结构(通光面为正方形或圆形)，无法有效控制增益介质内部的热效应，导致激光输出功率低于10W，无法得到进一步提升。此外，现有的Tm/Ho键合激光器采用具有各向同性的YAG晶体，无法直接实现线偏振激光输出，制约了在非线性频率变换，材料加工，激光雷达等诸多应用领域上的实用性。因此，急需发展一种能够在常规LD泵浦下实现高功率线偏振Ho输出的新型激光器。

技术实现思路

[0007]本申请提供了一种可实现高功率激光输出的线偏振Ho激光器，该激光器以键合的掺铥增益介质和掺钬增益介质为板条增益介质，激光工作物质为具有自然双折射特性的单轴或双轴晶体，可以在常规半导体激光器LD泵浦的紧凑结构上实现2.1μm波段Ho激光的线偏振和高功率输出。
[0008]一种线偏振Ho激光器，包括：谐振腔、板条增益介质和泵浦源，所述泵浦源产生泵浦光整形后耦合所述板条增益介质，所述板条增益介质设置于所述谐振腔内；
[0009]所述板条增益介质与激光传输方向垂直的任一截面的长宽比大于2；
[0010]所述板条增益介质包括复合的掺铥部分和掺钬部分；
[0011]所述激光器输出2.1μm波段的线偏振钬激光。
[0012]可选地，所述板条增益介质包括第一掺铥部分和第一掺钬部分，所述第一掺铥部分和第一掺钬部分沿所述激光传输方向依次复合排列。
[0013]可选地，所述板条增益介质包括第一掺铥部分、第一掺钬部分和第二掺铥部分；
[0014]所述第一掺铥部分、第一掺钬部分、第二掺铥部分沿所述激光传输方向依次复合排列。
[0015]可选地，所述板条增益介质还包括：无掺杂部分；
[0016]所述无掺杂部分复合于所述掺铥部分的远离所述掺钬部分的端面。
[0017]可选地，所述板条增益介质包括第一无掺杂部分、第一掺铥部分和第一掺钬部分；所述第一无掺杂部分、第一掺铥部分和第一掺钬部分沿所述激光传输方向依次复合排列。
[0018]可选地，所述板条增益介质包括第一无掺杂部分、第一掺铥部分、第一掺钬部分、第二掺铥部分和第二无掺杂部分；
[0019]所述第一无掺杂部分、第一掺铥部分、第一掺钬部分、第二掺铥部分和第二无掺杂部分沿所述激光传输方向依次复合排列。
[0020]可选地，所述掺铥部分为铥掺杂激光增益介质；所述掺钬部分为钬掺杂激光增益介质；所述激光增益介质为同种激光增益材料。
[0021]可选地，激光增益介质的工作物质为具有自然双折射特性的单轴晶体，或者具有自然双折射特性的双轴晶体。
[0022]可选地，所述板条增益介质平行X轴向的两相对面上分别镀有倏逝波保护层。
[0023]可选地，所述泵浦光为800nm波段泵浦激光。
[0024]可选地，所述激光器还包括：热管理部；
[0025]所述热管理部包括：热沉主体和多个水嘴；
[0026]所述板条增益介质沿所述热沉主体的横向夹设于所述热沉主体中；
[0027]所述水嘴分设于所述热沉主体上并与所述热沉主体内的微通路连通，冷却液在所述微通路内流动。
[0028]可选地，所述泵浦光整形后光斑垂直X轴的截面的长宽比大于或等于所述板条增益介质通光面的长宽比；
[0029]其中，所述X轴的方向为所述激光传输方向；
[0030]所述板条增益介质通光面为所述板条增益介质与激光传输方向垂直的任一截面。
[0031]可选地，所述谐振腔的腔镜垂直于激光传输方向，形成直线腔。
[0032]可选地，所述谐振腔的腔镜平行于激光传输方向，形成折叠腔。
[0033]本申请中，“长宽比”，是指板条增益介质纵截面的长边与短边之比。
[0034]本申请能产生的有益效果包括：
[0035]1)本申请所提供的激光器，包括：铥/钬复合板条增益介质、泵浦源和腔镜，板条增益介质至少包括：掺铥和掺钬部分，板条增益介质的长宽比大于等于2。泵浦光从板条增益介质端面入射到其内部，板条增益介质中的掺铥部分充分吸收泵浦光后形成铥离子的粒子数反转，并在谐振腔镜的作用下产生被禁锢在谐振腔内，能同带泵浦掺钬部分的铥激光。在铥激光的同带泵浦下，利用增益介质的自然双折射特性，实现2.1μm波段钬激光的线偏振输
出。
[0036]2)本申请所提供的激光器，相对于现有通光面为正方形或圆形的棒状结构Tm/Ho键合增益介质，将掺Tm和掺Ho增益介质键合为板条结构，板条增益介质的长宽比大于等于2，能有效控制增益介质内部热效应，避免激光光束质量随泵浦功率的增加而严重恶化，在常规高功率半导体的泵浦下即可实现高光束质量(波长为2129.0～2130.0nm)、高功率(17～18W)室温下线偏振Ho激光输出。
[0037]3)相对于采用光纤耦合半导体进行端面泵浦的常规方式，Tm/Ho键合激光器聚焦泵浦入射光斑为圆光斑的泵浦方式，本申请提供激光器的一种实现方式将泵浦斑光整形为长宽比大于或等于复合板条增益介质端面长宽比的矩形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线偏振Ho激光器，其特征在于，包括：谐振腔、板条增益介质和泵浦源，所述泵浦源产生泵浦光整形后耦合所述板条增益介质，所述板条增益介质设置于所述谐振腔内；所述板条增益介质与激光传输方向垂直的任一截面的长宽比大于2；所述板条增益介质包括复合的掺铥部分和掺钬部分；所述激光器输出2.1μm波段的线偏振钬激光。2.根据权利要求1所述的线偏振Ho激光器，其特征在于，所述板条增益介质包括第一掺铥部分和第一掺钬部分，所述第一掺铥部分和第一掺钬部分沿所述激光传输方向依次复合排列。3.根据权利要求1所述的线偏振Ho激光器，其特征在于，所述板条增益介质包括第一掺铥部分、第一掺钬部分和第二掺铥部分；所述第一掺铥部分、第一掺钬部分、第二掺铥部分沿所述激光传输方向依次复合排列。4.根据权利要求1所述的线偏振Ho激光器，其特征在于，所述板条增益介质还包括：无掺杂部分；所述无掺杂部分复合于所述掺铥部分的远离所述掺钬部分的端面；优选地，所述板条增益介质包括第一无掺杂部分、第一掺铥部分和第一掺钬部分；所述第一无掺杂部分、第一掺铥部分和第一掺钬部分沿所述激光传输方向依次复合排列；优选地，所述板条增益介质包括第一无掺杂部分、第一掺铥部分、第一掺钬部分、第二掺铥部分和第二无掺杂部分；所述第一无掺杂部分、第一掺铥部分、第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海洲，林文雄，邓晶，李锦辉，葛燕，黄见洪，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：