[发明专利]一种多波长泵浦免温控固体激光器及多波长选择方法

摘要

本发明公开了一种多波长泵浦免温控固体激光器，泵浦源LD阵列热沉上设置有多波长LD阵列，多波长LD阵列的发光面对准泵浦光整形镜和泵浦光耦合镜的入射端面，多波长LD阵列出射的多波长泵浦光经泵浦光整形镜整形后，通过在泵浦光耦合镜中的全反射及耦合后依次进入1064nm全反镜、端面键合纯YAG和Nd:YAG激光增益介质，调Q系统置于Nd:YAG激光增益介质和1064nm输出镜之间。还公开了一种多波长泵浦免温控固体激光器的多波长选择方法，本发明可实现激光器免温控运转，无需温控或波长锁定器件；泵浦光能量的吸收转换效率高；泵浦光吸收转换效率稳定，后期输出激光功率稳定；激光器输出性能对环境温度变化不敏感。

主权项

1.一种多波长泵浦免温控固体激光器的多波长选择方法，利用多波长泵浦免温控固体激光器，多波长泵浦免温控固体激光器，包括泵浦源LD阵列热沉(1)，泵浦源LD阵列热沉(1)上设置有多波长LD阵列(2)，多波长LD阵列(2)的发光面对准泵浦光整形镜(3)和泵浦光耦合镜(4)的入射端面，多波长LD阵列(2)出射的多波长泵浦光经泵浦光整形镜(3)整形后，通过在泵浦光耦合镜(4)中的全反射及耦合后依次进入1064nm全反镜(5)、端面键合纯YAG(6)和Nd:YAG激光增益介质(7)，调Q系统(8)置于Nd:YAG激光增益介质(7)和1064nm输出镜(9)之间，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：设定Nd:YAG激光增益介质(7)的掺杂浓度和吸收长度，设定多波长LD阵列(2)的波长变化范围，设定多波长LD阵列(2)的波长泵浦能量比例范围，设定LD的免温控波长范围；步骤2：在多波长LD阵列(2)的波长变化范围内以及多波长LD阵列(2)的波长的泵浦能量比例范围内选择多波长LD阵列(2)的波长组合及对应的泵浦能量比例；步骤3：计算多波长LD阵列(2)的激光器输出能量E0；具体为：其中，η为η_q·η_b·η_r·η_e·η_s，η_q为量子效率，η_b为交叠效率，η_r为辐射量子效率，η_e为激光提取效率，η_s为斯托克斯损失，A_i为不同波长LD所输出光能量的加权系数，加权系数A₁～A_N之和为1，为各个波长的频域中发射谱线中心光强，λ_i为各个波长，λ_0i为多波长LD中心波长，α(λ_i,β)为Nd:YAG激光增益介质(7)的吸收系数曲线函数，i为波长的序号，i∈{1～N}，L为泵浦光在Nd:YAG激光增益介质(7)中的光程,σ为发射谱线的半高全宽,β为Nd的掺杂浓度；步骤4：计算Nd:YAG激光增益介质(7)中的吸收效率ε，具体为：其中，计算免温控温度范围内的输出激光能量的不稳定性κ；具体为：E0MAX为免温控温度范围内E0的最大值，E0MIN为免温控温度范围内E0的最小值,I(λi)为各个波长λi的发射谱线强度；步骤5：判断Nd:YAG激光增益介质(7)中的吸收效率ε和输出激光能量的不稳定性κ是否达到吸收效率和输出激光能量的不稳定性的设定要求，如果达到吸收效率和输出激光能量的不稳定性的设定要求，将当前选择的多波长LD阵列(2)的波长组合及对应的泵浦能量比例作为矩阵的行向量放入记录矩阵，将记录矩阵中各个行向量按照在Nd:YAG激光增益介质(7)中吸收效率ε的大小对行向量进行排列，进入步骤6；如果没有达到Nd:YAG激光增益介质(7)中的吸收效率和输出激光能量的不稳定性的设定要求，进入步骤6；步骤6：如果多波长LD阵列(2)的波长以及泵浦能量比例遍历完成，则在矩阵中选取最高Nd:YAG激光增益介质(7)的吸收效率对应的行向量中的多波长数据组合和波长泵浦能量比例，如果多波长LD阵列(2)的波长以及泵浦能量比例遍历没有完成，则返回步骤2。