[发明专利]一种二极管侧泵浦准连续输出的中红外激光器

说明书

本发明公开一种二极管侧泵浦准连续输出的中红外激光器，包括用于产生中红外激光的二极管侧泵浦激光增益模块、用于构成光学谐振腔使中红外激光形成激光振荡输出的谐振腔镜，谐振腔镜分别由镀有2.7～3μm高反膜的谐振腔平面反射镜与镀有2.7～3μm部分反射膜的谐振腔凹面输出镜组成，所述二极管侧泵浦激光增益模块设置于光学谐振腔中形成中红外激光振荡，所述二极管侧泵浦激光增益模块包括二极管泵浦源和中红外激光增益介质，所述二极管泵浦源环绕中红外激光增益介质设置。本发明针对激光器侧泵浦模块设计了五边四圈的泵浦结构，同时将中红外激光增益参数设计与泵浦结构匹配，实现高效率高功率中红外激光输出。

技术领域

本发明属于中红外固体激光技术领域，具体地说涉及一种二极管侧泵浦准连续输出的中红外激光器。

背景技术

输出波长在3～5μm范围内的中红外固体激光器因其体积小、重量轻、输出功率高等优势，在激光医疗、激光光谱学、环境监测以及光电对抗等领域有着重要应用前景，一直以来是国内外研究热点。

中红外固体激光器根据泵浦源类型可分为闪光灯侧泵浦和二极管侧泵浦激光器。闪光灯泵浦源成本低廉、单脉冲能量高，在中红外固体激光器中具有广泛的应用。由于闪光灯输出光谱宽，能被激活离子吸收利用的能量占比少，热效应非常严重，因此通常获得的中红外激光输出占空比不超过3％。二极管泵浦源体积小、且发射光谱窄，激活离子对泵浦光吸收效率高，逐渐成为中红外固体激光器的主要泵浦源。然而，受限于半导体泵浦源输出波长与中红外激射波长的巨大差异，比如泵浦波长为976nm，中红外激光波长为2.8μm，激光器的斯托克斯效率上限约为30％，这严重制约了光光转换效率的进一步提高，且剩余的泵浦光能量以热的形式积累在增益介质内，给增益介质造成损伤风险的同时，恶化输出激光的光束质量，限制了中红外激光输出功率。

因此，现有技术有待于进一步改进和发展。

发明内容

针对现有技术的种种不足，现提出一种二极管侧泵浦准连续输出的中红外激光器，以解决现有技术中存在的中红外固体激光器中热效应严重和光光转换效率低的问题，实现高效率高功率中红外激光输出。

本发明提供如下技术方案：

一种二极管侧泵浦准连续输出的中红外激光器，包括用于产生中红外激光的二极管侧泵浦激光增益模块、用于构成光学谐振腔使中红外激光形成激光振荡输出的谐振腔镜，所述二极管侧泵浦激光增益模块设置于光学谐振腔中，所述二极管侧泵浦激光增益模块包括二极管泵浦源和中红外激光增益介质，所述二极管泵浦源环绕中红外激光增益介质设置。

进一步地，所述谐振腔镜包括谐振腔平面反射镜和谐振腔凹面输出镜，平面反射镜和谐振腔凹面输出镜对应设置，谐振腔平面反射镜面心与谐振腔凹面输出镜球心位于光轴上，两者之间形成直线谐振腔，所述二极管侧泵浦激光增益模块设置于直线谐振腔中间位置。

进一步地，谐振腔平面反射镜和谐振腔凹面输出镜紧贴二极管侧泵浦激光增益模块设置，谐振腔平面反射镜和谐振腔凹面输出镜之间距离小于或等于100mm。

进一步地，所述谐振腔平面反射镜镜面镀有2.7～3μm且反射率大于99.5％的高反膜，谐振腔凹面输出镜镜面镀有2.7～3μm且反射率大于或等于90％的部分反射膜。

进一步地，所述中红外激光增益介质为均匀掺杂铒离子的石榴石晶体或倍半氧化物晶体，铒离子掺杂浓度大于或等于30％。

进一步地，中红外激光增益介质整体为圆柱结构，直径小于或等于3mm，长度小于或等于100mm。