[发明专利]一种四端泵窄脉宽固体激光发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种四端泵窄脉宽固体激光发生装置，特别是一种皮米级极窄线宽固体激光发生装置。

背景技术

红外波段的激光应用广泛，涉及军事、红外遥感、医疗及光通信等方面，尤其是可以在非线性转换作用下实现中远红外的激光输出。目前，单掺Tm激光器基本采用单末端泵浦方式，这降低了激光晶体对泵浦光吸收的均匀性，导致晶体内部热分布的不平衡，给激光器的高功率运转带来不良影响，而且线宽较宽，对于大气中传输衰减比较明显，不能满足军事及民事的使用需求。

另外，现有的调节光路技术，都是手动调节，很难获得理想脉宽的激光输出，而且手动调节时仅能一次调节单一元器件，难以获得理想脉宽的激光输出。因此，长期的科研当中，光路调节不仅成为一种技术难题，也成为制约理论与实践的最大障碍。

发明内容

本发明为了解决现有单末端泵浦的激光器输出激光脉宽太宽，且调节不变的技术问题，提出了新的固体激光装置脉宽压缩调节方案。

本发明提供的一种四端泵窄脉宽固体激光发生装置，包括：

第一光学系统，包括，第一激光发生装置1、第一隔离装置2、第一全反射镜3、第一激光晶体6、第二全反射镜7、第二隔离装置8、第二激光发生装置9、输出镜16；

其中，第一激光发生装置1发射的抽运光束经第一隔离装置2透射后入射至第一全反射镜3，经第一全反射镜3透射至第一激光晶体6，获得震荡光束，该震荡光束经第二全反射镜7反射回第一全反射镜3，经第一全反射镜3反射至第三全反射镜11，经第三全反射镜11反射后从输出镜16输出；

第二激光发生装置9发射的抽运光束经第二隔离装置8透射后入射至第二全反射镜7，经第二全反射镜7透射至第一激光晶体6，获得震荡光束，该震荡光束经第一全反射镜3反射至第三全反射镜11，经第三全反射镜11反射后经输出镜16输出；

第二光学系统，包括，第三激光发生装置5、第三隔离装置4、第一全反射镜3、第二激光晶体10、第三全反射镜11、第四隔离装置12、第四激光发生装置13、输出镜16；

其中，第三激光发生装置5发射的抽运光束经第三隔离装置4透射后入射至第一全反射镜3，经第一全反射镜3透射至第二激光晶体10，获得震荡光束，该震荡光束入射至第三全反射镜11，经第三全反射镜11反射后经输出镜16输出；

第四激光发生装置13发射的抽运光束经第四隔离装置12透射至第三全反射镜11，经第三全反射镜11透射至第二激光晶体10，获得震荡光束，该震荡光束入射至第一全反射镜3，经第一全反射镜3反射至第二全反射镜7后又反射回第一全反射镜3，经第二激光晶体10透射后入射至第三全反射镜11，经第三全反射镜11反射后经输出镜16输出；

第一脉宽压缩装置14，包括：

第一转动调整台，该第一转动调整台具有微米级步进电控系统；

石墨烯布拉格光栅，位于所述第一转动调整台上，处于光路中心，能够在所述第一转动调整台的转动下进行微米级角度调整；

第二脉宽压缩装置15，包括：

第二转动调整台，该第二转动调整台具有微米级步进电控系统；

F-P腔，位于所述第二转动调整台上，处于光路中心，能够在所述第二转动调整台的转动下进行微米级角度调整；

计算机控制系统17，所述输出光束被所述示波器18接收后，将脉宽信号反馈至所述计算机控制系统17，所述计算机控制系统17预先存储的模拟信息进行比较，并根据比较结果自动调整第一激光发生装置1、第二激光发生装置9、第三激光发生装置5、第四激光发生装置3、第一脉宽压缩装置14、第二脉宽压缩装置15的参数，直到所述输出光的性能与所述预先存储的模拟信息相吻合，从而获得皮米线宽的激光输出。

进一步的，所述计算机控制系统17分别单独控制第一激光发生装置1、第二激光发生装置9、第三激光发生装置5、第四激光发生装置3的激光输出功率，获得稳定的激光输出后，再根据所述预先存储的模拟信息先调整第一脉宽压缩装置14进行脉宽压缩，再调整第二脉宽压缩装置15进行脉宽压缩。

进一步的，所述石墨烯布拉格光栅为光纤光栅结构，包括纤芯、包层、石墨烯层；所述石墨烯层厚度为0.1mm；所述F-P腔的厚度为0.15mm。

进一步的，所述第一激光晶体和第二激光晶体均为单掺Tm晶体，单掺Tm晶体的的掺Tm³⁺浓度为1.25at.％；掺Tm晶体的曲率半径为-250mm，掺Tm晶体的长度80mm。