[发明专利]双波长泵浦的掺铒中红外固体激光器

说明书

本发明提出了一种双波长泵浦的掺铒中红外固体激光器，包括：激光增益介质、第一泵浦源及第二泵浦源，激光增益介质采用掺铒晶体；第一泵浦源向激光增益介质发射第一泵浦光，将激光增益介质的粒子从supgt;4/supgt;Isubgt;15/2/subgt;能级激发至supgt;4/supgt;Isubgt;11/2/subgt;能级；第二泵浦源向激光增益介质发射与第一泵浦光不同波长范围的第二泵浦光，将激光增益介质的粒子从supgt;4/supgt;Isubgt;13/2/subgt;能级激发至supgt;4/supgt;Isubgt;9/2/subgt;，supgt;4/supgt;Isubgt;9/2/subgt;能级的粒子通过非辐射弛豫跃迁到supgt;4/supgt;Isubgt;11/2/subgt;能级；其中，激光增益介质的粒子从supgt;4/supgt;Isubgt;11/2/subgt;能级跃迁至supgt;4/supgt;Isubgt;13/2/subgt;时，发射中红外激光。本发明可在相对较低浓度的掺Ersupgt;3+/supgt;增益介质中获得3μm中红外激光输出，并且通过对粒子数的循环利用实现转换效率的提高，具有转换效率高、热效应小的优势，具备实现更高功率和更大能量输出的潜力。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种双波长泵浦的掺铒中红外固体激光器。

背景技术

中红外3μm激光位于大气透过窗口和水分子的吸收谱峰，又处于热辐射能量的主要集中区，因其特殊优势，在自由空间通讯、激光医疗和科学研究等领域都有着重要应用。在通信方面，近红外1064nm和1550nm波段的光在恶劣天气条件下的大气透过率仅有0.5％，而中红外波段光的透过率可达10％，具有明显的优势；在医疗领域，中红外3μm激光在生物组织中的穿透深度只有几个微米，作为手术刀时伤口深度浅，使得手术创伤大为减小；另外，3μm中红外激光还可以作为光学参量振荡器的泵浦源，产生3～12μm更长波长的可调谐中红外激光。

通过Er³⁺离子掺杂的固体增益介质直接产生，是目前产生3μm中红外激光源最为简便的方式。在绝大多数基质材料中，Er³⁺离子中红外激光上能级寿命低于下能级，存在自终止的问题，通常需要较高的Er³⁺离子掺杂浓度，借助能量传递上转换效应(ETU)来减少激光下能级粒子数，克服自终止效应。然而高掺杂浓度将不可避免带来热效应的增加，限制激光功率或能量的进一步提升。级联近红外1.6μm波段激光发射虽然可以在较低掺杂浓度下实现中红外激光输出，但却牺牲了转换效率。因此，现有技术有待于进一步发展和完善。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何在相对较低掺杂浓度的增益介质中获得中红外激光输出，本发明提出一种双波长泵浦的掺铒中红外固体激光器。

根据本发明实施例的双波长泵浦的掺铒中红外固体激光器，其特征在于，包括：

激光增益介质，采用掺铒晶体；

第一泵浦源，用于向所述激光增益介质发射第一泵浦光，将所述激光增益介质的粒子从⁴I_15/2能级激发至⁴I_11/2能级；

第二泵浦源，用于向所述激光增益介质发射与所述第一泵浦光不同波长范围的第二泵浦光，将所述激光增益介质的粒子从⁴I_13/2能级激发至⁴I_9/2，⁴I_9/2能级的粒子通过非辐射弛豫跃迁到⁴I_11/2能级；

其中，所述激光增益介质的粒子从⁴I_11/2能级跃迁至⁴I_13/2时，发射中红外激光。