[发明专利]一种3.5微米极窄线宽激光输出方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种3.5微米极窄线宽激光输出方法，特别涉及一种3.5微米皮米线宽激光输出方法。

背景技术

3-5μm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

本发明的目的是为了解决目前的极窄线宽激光输出的技术问题，而提出了一种计算机自动控制的皮米线宽激光输出的方法。

具体的，本发明涉及一种3.5微米极窄线宽激光输出方法，包括：

第一泵浦激光器(9)发射的1.9μm泵浦光入射至第一隔离装置(7)，经第一隔离装置(7)透射的泵浦光入射至第一全反镜(1),所述第一全反镜(1)为临界角为0°的3.5μm全反镜，经第一全反镜(1)透射的泵浦光入射至单掺Tm:YVO₄晶体(2)，所述单掺Tm:YVO₄晶体(2)沿光入射的方向的长度为60mm，且单掺Tm:YVO₄晶体(2)中Tm³⁺掺杂浓度为1.6at.％，经单掺Tm:YVO₄晶体(2)吸收后产生3.5μm激光，所述3.5μm激光入射至第二全反镜(3)，所述第二全反镜(3)为临界角为45°的3.5μm全反镜；

第二泵浦激光器(10)发射的1.9μm泵浦光入射至第二隔离装置(8)，经第二隔离装置(8)透射的泵浦光入射至第二全反镜(3),经第二全反镜(3)透射的泵浦光入射至所述单掺Tm:YVO₄晶体(2)，经所述单掺Tm:YVO₄晶体(2)吸收后产生3.5μm激光，所述3.5μm激光入射至第一全反镜(1)，经第一全反镜(1)全反射的3.5μm激光入射至单掺Tm:YVO₄晶体(2)，经单掺Tm:YVO₄晶体(2)透射的3.5μm激光入射至第二全反镜(3)；

经第二全反镜(3)全反射的2μm激光入射至石墨烯布拉格光栅(4)，经石墨烯布拉格光栅(4)的光束线宽得到第一压缩光；所述第一压缩光入射至石英色散棱镜(5)进行第二次线宽压缩；经压缩的光束从输出耦合镜(6)输出；

所述输出光输入示波器(11)，所述示波器(11)将检测结果实时反馈到计算机系统(12)，所述计算机系统(12)接收到示波器(11)反馈信号后，与所述计算机系统(12)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泵浦激光器(9)、第二泵浦激光器(10)、石墨烯布拉格光栅(4)、石英色散棱镜(5)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，所述石墨烯布拉格光栅(4)、石英色散棱镜(5)位于微步进电机转台上，所述计算机系统(12)根据示波器(11)的检测结构，对所述石墨烯布拉格光栅(4)、石英色散棱镜(5)进行调节。

进一步的，该Tm:YVO₄晶体(2)的主节面的模半径值为1.5mm，该Tm:YVO₄晶体(2)激光棒的热透镜焦距为600mm，谐振腔长为350mm，该Tm:YVO₄晶体(2)到输出耦合镜(6)距离为100mm，该光栅与耦合镜(6)的距离为50mm。

本发明的有益效果：本发明通过采用计算机自动控制的双脉宽压缩器件的使用，一方面通过控制泵浦光的输出光功率，另一方面通过自动调节多个脉宽压缩器件的角度参数，通过两级压缩，能够有效的获得理想的脉宽输出。本发明采用计算机系统自动反馈调节，既节约了人力调光成本，又能够实现最大限度的自动化，使得光路调节仅仅通过改变计算机系统中的模拟信息，就可以任意的实现光学输出，节约了调整时间外，可大幅提升单掺Tm:YVO₄固体激光器的输出性能，并且具有结构紧凑和稳定性好的特点。

附图说明