一种基于Nd:LuAG晶体的被动调Q人眼安全激光器的制作方法

本发明涉及一种基于Nd:LuAG晶体的被动调Q人眼安全激光器，属于固态激光的技术领域。

背景技术：

1.44μm波长的激光有着许多重要的应用。首先，1.44μm属于人眼安全范围的波长，因此在眼部治疗医疗领域有重要应用。此外，1.44μm激光在通信、工业、军事领域中同样有重要的应用。目前，国内外关于1.44μm波段的获得主要依赖于Nd:YAG晶体及Nd:YAG陶瓷。

目前，人们对Nd:LuAG晶体在固体激光器中的应用主要集中在1.06μm和1.3μm波段，如X.T.Chen等人利用Nd:LuAG晶体作为激光晶体，多层碳纳米管为饱和吸收体(Sub-100ns passively Q-switched Nd:LuAG laser with multi-walled carbon nanotube,《Optics&Laser Technology》,Vol.64,2014)得到1064.1nm波长,最小脉宽为78ns的调Q脉冲；另外，CHENG LIU等人利用Nd:LuAG晶体作为激光晶体，V ³⁺:YAG为饱和吸收体(Experimental and theoretical study of a passively Q-switched Nd:LuAG laser at 1.3μm with a V³⁺:YAG saturable absorber,《Journal of the Optical Society of America B》,Vol.32,2015)产生工作波长1336nm，最小脉宽为17ns的调Q脉冲。现有技术中还没有基于Nd:LuAG的人眼安全波段激光器的相关研究和专利文献。

另外，现有技术中，V³⁺:YAG通常被用来作为1.3um-1.5um波长激光的调Q元件。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于Nd:LuAG晶体的被动调Q人眼安全激光器。

发明概述：

本发明利用Nd:LuAG晶体和V ³⁺:YAG，提出一种基于Nd:LuAG晶体的被动调Q人眼安全激光器，采用Nd:LuAG晶体作为激光增益介质，V ³⁺:YAG作为饱和吸收体，通过被动调Q得到1.44μm脉冲激光输出。现有技术中，半导体激光器泵浦的V³⁺:YAG饱和吸收体被动调Q 1.44μm Nd:LuAG激光器还未被报道过。

本发明的技术方案为：

一种基于Nd:LuAG晶体的被动调Q人眼安全激光器，包括沿着光路方向设置的LD泵浦源、耦合透镜组、后腔镜和输出镜；后腔镜和输出镜构成谐振腔，谐振腔内沿着光路方向设置有激光晶体和被动调Q晶体；所述激光晶体为Nd:LuAG晶体，被动调Q晶体为V³⁺:YAG薄片；后腔镜的输入面镀有对808nm波长的光透过率为T≧99.8％的介质膜，后腔镜的凹面上镀有对808nm波长的光透过率为T≧99.8％、对1442.6nm波长的光透过率为R≧99.9％的介质膜；输出镜的输入面镀有对1442.6nm的光透过率为T＝1～5％的介质膜。其中，LD泵浦源是指，Laser Diode激光二极管泵浦源。

优选的，激光晶体和被动调Q晶体包裹设置在铟箔内，所述铟箔固定设置在冷却铝块内。由制冷装置对冷却铝块进行恒温控制，进而实现对激光晶体和被动调Q晶体的恒温和降温控制；其中，冷却铝块是本领域技术人员所熟知的装置。

优选的，所述的LD泵浦源是光纤耦合输出的半导体激光器，纤芯直径为400μm，数值孔径为0.22，会聚到激光晶体上的光斑半径为200μm。

优选的，所述Nd:LuAG晶体的掺杂浓度为1～5％，尺寸为3×3×6mm³。

优选的，所述V³⁺:YAG薄片对1442.6nm波长的初始小信号透过率为80％。

本发明的有益效果为：

1.本发明所述基于Nd:LuAG晶体的被动调Q人眼安全激光器，采用Nd:LuAG作为激光晶体，Nd:LuAG晶体因具有良好的物理与化学性能，带宽较宽，晶格较小等优点而越来越受到人们的关注与研究，推动固体激光器的发展新方向；

2.本发明所述基于Nd:LuAG晶体的被动调Q人眼安全激光器，采用Nd:LuAG作为激光晶体，与Nd:YAG晶体相比，对于⁴F_3/2能级，Nd:LuAG晶体具有较大的荧光寿命277us，更有利于产生高能量调Q脉冲；

3.本发明所述基于Nd:LuAG晶体的被动调Q人眼安全激光器，采用V³⁺:YAG晶体作为饱和吸收体，其基态吸收截面大，饱和吸收波段宽，基态吸收损耗小，恢复时间短；

4.本发明所述基于Nd:LuAG晶体的被动调Q人眼安全激光器，采用被动调Q，与主动调Q技术相比，被动调Q元件小且无需外部驱动装置，技术更加简单。

附图说明

图1是本发明所述基于Nd:LuAG晶体的被动调Q人眼安全激光器的结构示意图；

图2为最大平均输出功率下对应的脉冲图；

其中，1、LD泵浦源；2、耦合透镜组；3、后腔镜；4、激光晶体；5、被动调Q晶体；6、输出镜。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

如图1所示。

一种基于Nd:LuAG晶体的被动调Q人眼安全激光器，包括沿着光路方向设置的LD泵浦源1、耦合透镜组2、后腔镜3和输出镜6；后腔镜3和输出镜6构成谐振腔，谐振腔内沿着光路方向设置有激光晶体4和被动调Q晶体4；所述激光晶体4为Nd:LuAG晶体，被动调Q晶体4为V³⁺:YAG薄片；后腔镜3的输入面镀有对808nm波长的光透过率为99.8％的介质膜，后腔镜3的凹面上镀有对808nm波长的光透过率为99.8％、对1442.6nm波长的光透过率为99.9％的介质膜；输出镜6的输入面镀有对1442.6nm的光透过率为T＝2％的介质膜。

实施例2

如实施例1所述的基于Nd:LuAG晶体的被动调Q人眼安全激光器，所不同的是，激光晶体4和被动调Q晶体5包裹设置在铟箔内，所述铟箔固定设置在冷却铝块内。由水冷系统对冷却铝块进行恒温控制，进而实现对激光晶体和被动调Q晶体的恒温和降温控制。

实施例3

如实施例1所述的基于Nd:LuAG晶体的被动调Q人眼安全激光器，所不同的是，所述的LD泵浦源1是光纤耦合输出的半导体激光器，纤芯直径为400μm，数值孔径为0.22，会聚到激光晶体4上的光斑半径为200μm。

实施例4

如实施例1所述的基于Nd:LuAG晶体的被动调Q人眼安全激光器，所不同的是，所述Nd:LuAG晶体的掺杂浓度为1％，尺寸为3×3×6mm³。

实施例5

如实施例1所述的基于Nd:LuAG晶体的被动调Q人眼安全激光器，所不同的是，所述V³⁺:YAG薄片对1442.6nm波长的初始小信号透过率为80％。

利用实施例1-5所述的基于Nd:LuAG晶体的被动调Q人眼安全激光器，最终得到1.44μm短脉冲激光输出，在泵浦吸收功率为11.1W时，能得到的最大平均输出功率、脉冲重复频率和最小脉宽分别是424mW、17.4KHz和72ns。如图2所示。