【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体激光，尤其涉及一种2.1μm波段钬板条激光放大器。
技术介绍
1、全固态铥(tm)激光器和钬(ho)激光器是获得2μm波段激光的主要激光介质。对于铥激光器，可以采用成熟的790nm波段半导体激光器泵浦，获得波长在1.9-2.0μm波段的激光，但波长很难调谐到2.1μm以上。掺钬激光介质可以实现2.1μm激光输出，但是它在800nm附近无泵浦吸收带，主要采用1.9μm-2.0μm同带泵浦，比如可采用1.9μm铥光纤激光器进行泵浦或者采用1.9μm半导体激光器进行泵浦，但是1.9μm波段泵浦光价格昂贵，功率也较低。且由于钬激光介质对1.9-2.0μm吸收系数较小，需要很长的晶体吸收长度才可有效吸收，对使用造成困难。
2、采用铥激光腔内泵浦钬激光也是产生2.1μm波段激光的一种技术方案，这种方案中钬激光介质对腔内1.9-2.0μm的铥激光单程吸收只需要达到10％即可实现对泵浦光的有效吸收。
3、目前报道的腔内泵浦方案分为同轴腔内泵浦和侧面腔内泵浦。在同轴腔内泵浦方案中，掺铥晶体棒和掺钬晶体棒依次排列，790nm半导体激光器泵浦铥激光棒，产生1.9-2.0μm激光振荡但不输出，腔内泵浦钬晶体棒，在同一个谐振腔振荡产生2.1μm钬激光并从腔内输出，显然2.1μm钬激光仍然会通过铥晶体棒，而铥晶体棒热效应非常严重，其热畸变也会对2.1μm钬激光造成光束质量恶化，并且难以实现高功率输出。在侧面腔内泵浦方案中，掺铥板条激光振荡器产生波长1.9-2.0μm的铥激光，将钬板条晶体置于铥激光振荡器中从侧面进行
4、但是，现有技术中的板条腔内泵浦方案中，是基于铥、钬激光同轴振荡，所输出的钬激光要通过热效应严重的掺铥区域，造成激光的热畸变。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种2.1μm波段钬板条激光放大器，用以解决现有技术中侧面腔内泵浦方案中，铥钬激光同轴振荡，所输出的钬激光要通过热效应严重的掺铥区域，造成激光的热畸变的缺陷，实现高效率高光束质量的2.1μm激光的放大。
2、本专利技术提供一种2.1μm波段钬板条激光放大器，用于放大2.1μm种子激光，包括：铥激光谐振腔，用于发出铥激光；所述铥激光的传输方向与所述2.1μm种子激光的传输方向垂直；
3、键合板条增益介质，设置于所述铥激光谐振腔的内部；包括第一掺铥部分和掺钬部分，所述第一掺铥部分和所述掺钬部分沿铥激光的传输方向依次排列；且所述铥激光在所述键合板条增益介质内部以zigzag光路行进，并在所述铥激光谐振腔内形成铥激光的反馈振荡；
4、泵浦源，所述泵浦源产生泵浦光整形后耦合所述键合板条增益介质；
5、所述掺钬部分用于供所述2.1μm种子激光垂直穿过，以实现所述2.1μm种子激光的放大。
6、根据本专利技术提供的一种2.1μm波段钬板条激光放大器，所述铥激光谐振腔具有两个腔镜；且所述腔镜均镀有用于反射1.9μm-2.0μm铥激光的高反膜。
7、根据本专利技术提供的一种2.1μm波段钬板条激光放大器，所述键合板条增益介质还包括：第二掺铥部分、第一未掺杂部分和第二未掺杂部分，所述第一掺铥部分、所述第一未掺杂部分、所述掺钬部分、所述第二未掺杂部分和所述第二掺铥部分依次排列。
8、根据本专利技术提供的一种2.1μm波段钬板条激光放大器，所述掺钬部分平行于铥激光传输方向的侧面为抛光面，且镀有对2.1μm激光增透膜；所述第一掺铥部分平行于铥激光传输方向的侧面为毛化面。
9、根据本专利技术提供的一种2.1μm波段钬板条激光放大器，所述键合板条增益介质的基质为yag晶体、ylf晶体、yvo4晶体、yap晶体、yag陶瓷中的其中一种。
10、根据本专利技术提供的一种2.1μm波段钬板条激光放大器，所述键合板条增益介质的厚度为1mm-10mm，宽度为5mm-50mm，长度为30mm-200mm。
11、根据本专利技术提供的一种2.1μm波段钬板条激光放大器，所述键合板条增益介质靠近所述2.1μm种子激光的侧面为第一侧面，与所述第一侧面相对的平面为第二侧面；所述键合板条增益介质的沿长度方向和宽度方向形成的平面为大面；
12、所述第一侧面和所述第二侧面与所述大面之间均形成30°-60°的夹角；所述2.1μm种子激光自所述第一侧面注入所述掺钬部分，且在所述掺钬部分内部以zigzag光路行进，并在铥激光谐振腔内形成铥激光的反馈振荡。
13、根据本专利技术提供的一种2.1μm波段钬板条激光放大器，所述键合板条增益介质靠近所述腔镜的侧面为第一端面和第二端面，所述第一端面和所述第二端面与所述大面之间形成45°斜角；所述第一端面和所述第二端面用于将所述泵浦光反射至所述键合板条增益介质内泵浦所述第一掺铥部分和所述第二掺铥部分。
14、根据本专利技术提供的一种2.1μm波段钬板条激光放大器，所述2.1μm种子激光在所述掺钬部分放大程数至少为一程。
15、根据本专利技术提供的一种2.1μm波段钬板条激光放大器，所述2.1μm种子激光在所述掺钬部分放大程数为多程，且通过反射镜进行折返行进。
16、本专利技术提供的2.1μm波段钬板条激光放大器，通过铥激光谐振腔用于发出铥激光，采用铥钬激光介质键合板条激光放大器，能够实现千瓦级及更高的功率；铥激光在键合板条增益介质内部以zigzag光路行进，由于其增益介质为板条形状，通过板条的两个大面进散热，因此可以实现比棒状增益介质更好的热管理，铥激光在板条内部以zigzag光路行进，可以补偿板条厚度方向的一阶热效应，避免热透镜聚焦作用，因而可以实现比棒状激光器高几个数量级的激光输出。将掺铥部分和掺钬部分激光介质一起组成zigzag板条结构，并通过腔内泵浦的方式可实现2.1μm高功率激光输出。并在铥激光谐振腔内形成铥激光的反馈振荡，泵浦源产生泵浦光整形后耦合键合板条增益介质，2.1μm种子激光的传输方向垂直于铥激光的传输方向实现侧面泵浦，且2.1μm种子激光穿过掺钬部分进行放大；能够避免钬激光通过热效应严重的掺铥部分，尽量减少钬激光的热畸变。
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1.一种2.1μm波段钬板条激光放大器，用于放大2.1μm种子激光，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的2.1μm波段钬板条激光放大器，其特征在于，所述铥激光谐振腔(5)具有两个腔镜(52)；且所述腔镜(52)均镀有用于反射1.9μm-2.0μm铥激光的高反膜。
3.根据权利要求1所述的2.1μm波段钬板条激光放大器，其特征在于，所述键合板条增益介质(2)还包括：第二掺铥部分(22)、第一未掺杂部分(24)和第二未掺杂部分(25)，所述第一掺铥部分(21)、所述第一未掺杂部分(24)、所述掺钬部分(23)、所述第二未掺杂部分(25)和所述第二掺铥部分(22)依次排列。
4.根据权利要求1所述的2.1μm波段钬板条激光放大器，其特征在于，所述掺钬部分(23)平行于铥激光传输方向的侧面为抛光面，且镀有对2.1μm激光增透膜；所述第一掺铥部分(21)平行于铥激光传输方向的侧面为毛化面。
5.根据权利要求1所述的2.1μm波段钬板条激光放大器，其特征在于，所述键合板条增益介质(2)的基质为YAG晶体、YLF晶体、YVO4晶体、YAP
6.根据权利要求3所述的2.1μm波段钬板条激光放大器，其特征在于，所述键合板条增益介质(2)的厚度为1mm-10mm，宽度为5mm-50mm，长度为30mm-200mm。
7.根据权利要求6所述的2.1μm波段钬板条激光放大器，其特征在于，所述键合板条增益介质(2)靠近所述2.1μm种子激光(1)的侧面为第一侧面(7)，与所述第一侧面(7)相对的平面为第二侧面(8)；所述键合板条增益介质(2)的沿长度方向和宽度方向形成的平面为大面；
8.根据权利要求7所述的2.1μm波段钬板条激光放大器，其特征在于，所述键合板条增益介质(2)靠近所述腔镜(52)的侧面为第一端面(61)和第二端面(62)，所述第一端面(61)和所述第二端面(62)与所述大面之间形成45°斜角；所述第一端面(61)和所述第二端面(62)用于将所述泵浦光反射至所述键合板条增益介质内泵浦所述第一掺铥部分(21)和第二掺铥部分(22)。
9.根据权利要求1所述的2.1μm波段钬板条激光放大器，其特征在于，所述2.1μm种子激光(1)在所述掺钬部分(23)放大程数至少为一程。
10.根据权利要求1所述的2.1μm波段钬板条激光放大器，其特征在于，所述2.1μm种子激光(1)在所述掺钬部分(23)放大程数为多程，且通过反射镜(9)进行折返行进。
...【技术特征摘要】
1.一种2.1μm波段钬板条激光放大器，用于放大2.1μm种子激光，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的2.1μm波段钬板条激光放大器，其特征在于，所述铥激光谐振腔(5)具有两个腔镜(52)；且所述腔镜(52)均镀有用于反射1.9μm-2.0μm铥激光的高反膜。
3.根据权利要求1所述的2.1μm波段钬板条激光放大器，其特征在于，所述键合板条增益介质(2)还包括：第二掺铥部分(22)、第一未掺杂部分(24)和第二未掺杂部分(25)，所述第一掺铥部分(21)、所述第一未掺杂部分(24)、所述掺钬部分(23)、所述第二未掺杂部分(25)和所述第二掺铥部分(22)依次排列。
4.根据权利要求1所述的2.1μm波段钬板条激光放大器，其特征在于，所述掺钬部分(23)平行于铥激光传输方向的侧面为抛光面，且镀有对2.1μm激光增透膜；所述第一掺铥部分(21)平行于铥激光传输方向的侧面为毛化面。
5.根据权利要求1所述的2.1μm波段钬板条激光放大器，其特征在于，所述键合板条增益介质(2)的基质为yag晶体、ylf晶体、yvo4晶体、yap晶体、yag陶瓷中的其中一种。
6.根据权利要求3所述的2.1μm波段钬板条激光放大器，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘可，王云萍，薄勇，王小军，彭钦军，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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