[发明专利]一种1.55μm脉冲激光器及其应用

说明书

本申请公开了一种1.55μm波段脉冲激光器，该激光器采用(Er_xYb_yLu_(1‑x‑y))₂Si₂O₇晶体作为增益介质，其中，x＝0.3‑2.0at.％，y＝3‑20at.％。本申请还公开了一种激光测距仪的光源，该光源即为所述1.55μm脉冲激光器。该人眼安全1.55μm波段微型脉冲激光器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，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。

技术领域

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，属于激光器件技术领域。

背景技术

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。

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Yb³⁺→Er³⁺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。

发明内容

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。

根据本申请的一个方面，提供了一种1.55μm脉冲激光器。

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；

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。

可选地，所述增益介质包括铒镱共掺焦硅酸镥晶体；