一种1.55μm脉冲激光器及其应用制造技术

本申请公开了一种1.55μm波段脉冲激光器，该激光器采用(Er

【技术实现步骤摘要】
一种1.55
μ
m脉冲激光器及其应用


[0001]本申请涉及一种脉冲激光器及其应用，尤其涉及一种人眼安全1.55μm波段高能量微型脉冲激光器，属于激光器件


技术介绍

[0002]人眼安全1.55μm波段激光测距仪广泛应用于遥感、测量和军事等领域。激光测距仪需要一个小型化、成本低和性能稳定的1.55μm波段固体脉冲激光器输出探测光束。为了精确测量几公里距离内的目标，脉冲激光应具有百微焦级的高脉冲能量、纳秒级的窄脉冲宽度和良好的光束质量。目前，采用铒镱双掺磷酸盐玻璃作为增益介质，可以实现100微焦以上能量和几个纳秒宽度的被动调Q微型脉冲激光，并被广泛用作1.55μm波段激光测距仪的探测光束。然而，由于磷酸盐玻璃低热导率(约0.8Wm
‑1K
‑1)所导致的严重热效应，铒镱双掺磷酸盐玻璃激光在高脉冲能量工作时的脉冲重复频率一般比较低。高重复频率可以实现高的扫描速度，并增加接收信号的数据量，从而极大提高测距仪的测量精度并拓展其应用范围。因此，开发出一种可在百赫兹重复频率下工作的高能量1.55μm微型脉冲激光器对激光测距仪而言很有必要。
[0003]铒镱双掺Lu2Si2O7晶体具有高的热导率(约为9
‑
14Wm
‑1K
‑1)和长的激光上能级荧光寿命(8
‑
9ms)，同时晶体中Yb
3+
→
Er
3+
的能量传递效率可达到85％，因此该晶体是一种可实现高能量1.55μm脉冲激光运转的高性能增益介质。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种具有百赫兹级重复频率、百微焦级脉冲能量和纳秒级脉冲宽度的人眼安全1.55μm波段微型脉冲激光器，能够解决现有该波段激光测距仪探测光束脉冲重复频率低的问题。
[0005]根据本申请的一个方面，提供了一种1.55μm脉冲激光器。
[0006]一种1.55μm脉冲激光器，所述1.55μm脉冲激光器沿同轴包括泵浦源、输入镜介质膜、增益介质、调Q元件、输出镜介质膜；
[0007]所述输入镜介质膜在976nm和/或905nm波段的透过率设置为≥90％，在1.55μm波段的透过率设置为≤0.5％；
[0008]所述调Q元件在1.55μm波段的初始透过率设置为70
‑
95％；
[0009]所述输出镜介质膜在1.55μm波段的透过率设置为10
‑
40％；
[0010]所述泵浦源的工作模式为脉冲工作模式，所述脉冲工作模式的脉冲周期为2
‑
100ms，脉冲宽度为0.2
‑
10ms；
[0011]所述泵浦源能产生976nm和/或905nm波段的激光。
[0012]所述激光器通过控制入射泵浦功率，在一个泵浦脉冲宽度内实现1.55μm波段单脉冲激光运转，1.55μm波段脉冲激光的重复频率由泵浦源调制，使1.55μm波段脉冲激光的重复频率与泵浦源脉冲重复频率一致。
[0013]可选地，所述增益介质包括铒镱共掺焦硅酸镥晶体；
[0014]所述铒镱共掺焦硅酸镥晶体的化学式为(Er
x
Yb
y
Lu
(1
‑
x
‑
y)
)2Si2O7，其中x＝0.3
‑
2.0at.％，y＝3
‑
20at.％，x＝0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0at.％中的任意值或任意两个数值组成的范围中的任意值，y＝3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20at.％中的任意值或任意两个数值组成的范围中的任意值。
[0015]可选地，所述调Q元件包括Co
2+
:MgAl2O4晶体。
[0016]可选地，所述输入镜介质膜镀在增益介质的输入端面；
[0017]所述输出镜介质膜镀在调Q元件的输出端面；
[0018]所述增益介质的输出端面和调Q元件的输入端面采用光胶方式结合。
[0019]可选地，所述泵浦源和输入镜介质膜之间设有聚焦耦合镜。
[0020]可选地，所述输入镜介质膜和增益介质之间还有蓝宝石晶体，所述输入镜介质膜镀在蓝宝石晶体的输入端面，蓝宝石晶体输出端面和增益介质输入端面采用光胶方式结合。
[0021]本申请的第二个方面，提供了一种激光测距仪的光源。
[0022]所述激光测距仪的光源为上述1.55μm脉冲激光器。
[0023]本申请能产生的有益效果包括：
[0024]本专利技术采用(Er
x
Yb
y
Lu
(1
‑
x
‑
y)
)2Si2O7晶体作为1.55μm波段微型脉冲激光器的增益介质。相对于目前广泛应用的铒镱双掺磷酸盐玻璃而言，该晶体具有更高的热导率，能够实现更高的脉冲重复频率且提高输出激光的稳定性。同时，该晶体还具有长的激光上能级荧光寿命，可以实现高能量的脉冲激光输出。采用该高能量微型脉冲激光器作为激光测距仪的探测光源，不仅可以探测到远距离的目标物，还可以实现高的扫描速度，并增加接收信号的数据量，从而极大提高测距仪的测量精度并拓展其应用范围。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
[0026]本申请的实施例中检测方法如下：脉冲激光能量采用激光能量计(探头型号PE9
‑
C，表头型号为Centauri，均为Ophir
‑
Spiricon公司产品)测量；脉冲激光重复频率和脉冲宽度采用示波器(光电探测器型号为Thorlabs公司的DET08C，示波器型号为Agilent公司的DSO6102A)探测。
[0027]将(Er
x
Yb
y
Lu1‑
x
‑
y
)2Si2O7晶体切割出通光截面为3
×
3mm2，通光方向厚度为3.0mm的Y切块状样品，将该块状晶体样品的通光端面进行激光级抛光。调Q元件采用Co
2+
:MgAl2O4晶体，通光截面为3
×
3mm2，通光方向厚度为1.5mm，通光端面进行激光级抛光，该调Q晶体在1.55μm波段处的初始透过率为90％。输入镜介质膜直接镀在(Er
x
Yb
y
Lu1‑
x
‑
y
)2Si2O7晶体的输入端面，输入镜介质膜在976nm波长处透过率T≥90％，在1.55μm波段处透过率T≤0.1％。输出镜介质膜直接镀在Co
2+
:MgAl2O4晶体的输出端面，输出镜介质膜在1.55μ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种1.55μm脉冲激光器，其特征在于，所述1.55μm脉冲激光器沿同轴包括泵浦源、输入镜介质膜、增益介质、调Q元件、输出镜介质膜；所述输入镜介质膜在976nm和/或905nm波段的透过率设置为≥90％，在1.55μm波段的透过率设置为≤0.5％；所述调Q元件在1.55μm波段的初始透过率设置为70
‑
95％；所述输出镜介质膜在1.55μm波段的透过率设置为10
‑
40％；所述泵浦源的工作模式为脉冲工作模式，所述脉冲工作模式的脉冲周期为2
‑
100ms，脉冲宽度为0.2
‑
10ms；所述泵浦源能产生976nm和/或905nm波段的激光；所述激光器通过控制入射泵浦功率，在一个泵浦脉冲宽度内实现1.55μm波段单脉冲激光运转，1.55μm波段脉冲激光的重复频率由泵浦源调制，使1.55μm波段脉冲激光的重复频率与泵浦源脉冲重复频率一致。2.根据权利要求1所述的1.55μm脉冲激光器，其特征在于，所述增益介质包括铒镱共掺焦硅酸镥晶体；所述铒镱共掺焦硅酸镥晶体的化学式为(Er
x
Yb
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雨金，黄艺东，黄建华，林炎富，龚兴红，
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：