生的激光，通过这种方式，使得第一激发态的粒子能够快速回落到基态，从而降低了第一激发态的粒子寿命，使得产生中红外激光的效率提高。
[0036]本实施例中，该中红外激光装置为一种Er，PriGYSGG晶体激光装置，其栗浦源10为连续的970nm半导体激光器，经光纤及耦合镜30将光束会聚在晶体的端面；Er，Pr:GYSGG晶体尺寸为第一腔镜 301 镀有 970nm HT&2790nm HR&1550nm HR 膜，第二腔镜302镀有2790nm T = 2% &1550nm T = 2%膜，第一腔镜301与第二腔镜302分别在晶体两端，构成最短腔长12mm。分光镜50镀有2790nm HT&1550nm HR膜，用来将产生的第一波长激光和第二波长激光分开。
[0037]Er, PriGYSGG晶体吸收栗浦光实现粒子数反转，其中Er3+4I11/2至4113/2的跃迀产生2790nm激光，4113/2至4115/2的跃迀产生1550nm激光，且1550nm激光的产生对于降低4113/2能级粒子数起到重要作用，使得4111/2至4113/2跃迀产生激光的效率得到显著提高。
[0038]实施例二
[0039]图4示出了本发明的第二实施例的中红外激光装置的结构示意图。
[0040]参照图4，本发明的第二实施例中，谐振腔包括两组腔镜组，第一腔镜组包括相对设置的第三腔镜和第四腔镜，用于产生第一波长激光，第二腔镜组包括相对设置的第五腔镜和第六腔镜，用于产生第二波长激光。
[0041]本实施例中，第一腔镜组包括在垂直于所述栗浦光方向相对设置的第三腔镜601和第四腔镜602，第二腔镜组包括平行于栗浦光方向相对设置的第五腔镜701和第六腔镜702，第四腔镜602用于输出第一波长激光，第六腔镜702用于输出第二波长激光。
[0042]在本实施例中，激光晶体20为四面抛光的晶体，激光晶体20的每个抛光面相对谐振腔的一个腔镜；并且激光晶体20的相对第一腔镜组的两个抛光面上镀有对第一波长激光透过的高透膜，相对第二腔镜组的两个抛光面上镀有对第二波长激光透过的高透膜。
[0043]本实施例中，由于形成了两个谐振腔，使得激光晶体产生的荧光可以在两个方向上进行振荡放大，从而在两个不同的方向形成了不同波长的激光，并且从不同的输出腔镜输出，从而不仅提高了中红外激光的产生效力，还实现了两束不同波长激光的各自独立的输出。
[0044]本实施例的中红外激光装置为一种Yb，HoiYAG晶体激光装置。其栗浦源10为连续的940nm半导体激光器，经光纤及耦合镜40将光束会聚在晶体的端面；Yb，HoiYAG晶体尺寸为2mm*2mm*5mm，4个面抛光，将晶体置于谐振腔中，其中第三腔镜601与第四腔镜602构成一个谐振腔，第五腔镜701与第六腔镜702构成一个谐振腔，第三腔镜601镀有940nmHT&2900nm膜，第四腔镜602镀有2900nm T = 2%的膜，第五腔镜701镀有2000nm HR膜，第六腔镜镀有2000nm T = 2%膜。
[0045]Yb, Ho:YAG晶体吸收栗浦光实现粒子数反转，其中设)3+516至5I7之间跃迀产生2900nm激光由第四腔镜602输出，517至518的跃迀产生2000nm激光由第六腔镜702输出，且2000nm激光的产生对于降低517能级粒子数起到重要作用，使得4111/2至4113/2跃迀产生激光的效率得到显著提高。
[0046]实施例三
[0047]图5示出了本发明的第三实施例的中红外激光装置的结构示意图。
[0048]参照图5，本发明的第三实施例中，中红外激光装置包括栗浦源、光纤及耦合镜40、激光晶体20、谐振腔以及色散元件80，其中，谐振腔包括反射镜901和两个输出镜902和903，反射镜901的面向谐振腔90内部的面镀有对应于第一波长激光和第二波长激光的双波长膜系，两个输出镜902和903上分别镀有对应于第一激光和第二激光的单波长膜系，色散元件80位于沿着栗浦光的方向的激光晶体20的后面，用于将激光晶体20产生的第一波长激光和第二波长激光分离，然后分别从两个输出镜902和903输出。
[0049]本实施例的色散元件可以为光栅或棱镜，但是并不限于此，其他能够起到色散作用的元件同样适于本发明。
[0050]本实施例中，通过色散元件90使得产生的两束激光在谐振腔内进行分离，并通过不同的输出镜分别输出，从而不仅提高了中红外激光的产生效率，还实现了两束不同波长激光的各自独立的输出。
[0051 ] 本实施例的中红外激光装置是一种Yb，Ho: YAP晶体激光装置。其栗浦源10为连续的940nm半导体激光器，经光纤及耦合镜20将光束会聚在激光晶体20的端面；Yb，Ho:YAP晶体尺寸为反射镜 901 镀有 970nm HT&2900nm HR&2000nm HR 膜，输出镜 902
镀有2000nm T = 2%膜，输出镜903镀有2900nm T = 2%膜，色散元件80为三棱镜。
[0052]Yb, Ho:YAP晶体吸收栗浦光实现粒子数反转，其中设)3+516至5I7之间跃迀产生2900nm激光由输出镜902输出，％至518的跃迀产生2000nm激光由输出镜903输出，且2000nm激光的产生对于降低％能级粒子数起到重要作用，使得4111/2至4113/2跃迀产生激光的效率得到显著提高。
[0053]在上述实施例中，中红外激光装置的栗浦源可以采用端栗的形式，也可以采用侧栗的形式，二者均可以实现上述的提高中红外激光的产生效率的目的，因此在本发明的对栗浦源的设置方式不做具体限定。
[0054]本发明提供的中红外激光的效率提高方法及中红外激光装置，通过设计谐振腔结构，可以同时输出中红外激光和中红外激光下能级到基态跃迀所对应的第二激光，从而使得中红外激光下能级粒子快速回落到基态，从而降低激光下能级寿命，提高激光效率，并实现双波长激光输出。
[0055]以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
【主权项】
1.一种中红外激光的效率提高方法，其特征在于，激光晶体的能级由低到高至少包括基态、第一激发态和第二激发态，所述第二激发态至所述第一激发态的粒子跃迀产生第一波长激光，所述第一激发态至所述基态的粒子跃迀产生第二波长激光，所述第一波长激光和所述第二波长激光通过谐振腔同时输出，由于产生第二波长激光，使得第一激发态的粒子快速回落到基态，降低了粒子在所述第一激发态的寿命，使得所述第一波长激光的产生效率提尚。2.如权利要求1所述的中红外激光的效率提高方法，其特征在于，所述第一波长激光为2.7-3 μ m的中红外激光，所述激光晶体为掺杂Er3+的晶体或掺杂Ho 3+或/和其他敏化离子的晶体。3.—种中红外激光装置，包括栗浦源、激光晶体和谐振腔，所述激光晶体位于所述谐振腔内，所述栗浦源发出栗浦光并入射到所述激光晶体上，其特征在于，所述激光晶体的能级由低至高至少包括基态、第一激发态和第二激发态，所述激光晶体受激后发生粒子数反转并产生第一波长激光和第二波长激光，所述第一波长激光为从所述第二激发态到所述第一激发态粒子跃迀产生的中红外激光，所述第二波长激光为从所述第一激发态到基态的粒子跃迀产生的激光。4.如权利要求3所述的中红外激光装置，其特征在于，所述谐振腔包括第一腔镜和第二腔镜，所述第一腔镜的面向所述谐振腔内部的表面上镀有反射所述第一波长激光和第二波长激光的高反膜，所述第二腔镜上镀有将所述第一波长激光和第二波长激光耦合输出的月旲系O5.如权利要求4所述的中红外激光装置，其特征在于，所述激光装置还包括分光镜，所述分光镜位于所述谐振腔的输出光路上，用于对所述谐振腔输出的第一波长激光和第二波长激光进行分光。6.如权利要求3所述的中红外激光装置，其特征在于，所述谐振腔包括第一腔镜组和第二腔镜组，所述第一腔镜组包括相对设置的第三腔镜和第四腔镜，用于产生第一波长激光，所述第二腔镜组包括相对设置的第五腔镜和第六腔镜，用于产生第二波长激光； 所述激光晶体为四面抛光的晶体，所述激光晶体的每个抛光面相对所述谐振腔的一个腔镜；并且所述激光晶体的相对所述第一腔镜组两个抛光面上镀有对所述第一波长激光透过的高透膜，相对所述第二腔镜组的两个抛光面上镀有对所述第二波长激光透过的高透膜。7.如权利要求6所述的中红外激光装置，其特征在于，所述第三腔镜和第四腔镜在垂直于所述栗浦光方向相对设置，所述第五腔镜和第六腔镜在平行于所述栗浦光方向相对设置。8.如权利要求3所述的中红外激光装置，其特征在于，所述激光装置还包括设置在所述谐振腔内部的色散元件，用于将所述激光晶体产生的第一波长激光和第二波长激光分离，所述谐振腔包括反射镜和两个输出镜，所述反射镜的面向所述谐振腔内部的面镀有对应于所述第一波长激光和第二波长激光的双波长高反膜系，两个所述输出镜上分别镀有对应于所述第一波长激光和所述第二波长激光的单波长耦合输出的膜系。9.如权利要求8所述的中红外激光装置，其特征在于，所述色散元件为光栅或棱镜。10.如权利要求3所述的中红外激光装置，其特征在于，所述激光晶体为掺Er3+的晶体 或掺杂Ho3+或/和敏化离子的晶体。
【专利摘要】本发明公开了一种中红外激光的效率提高方法及中红外激光装置，该中红外激光装置包括泵浦源、激光晶体和谐振腔，激光晶体位于谐振腔内，泵浦源发出泵浦光并入射到激光晶体上，激光晶体的能级由低至高至少包括基态、第一激发态和第二激发态，激光晶体受激后发生粒子数反转并产生第一波长激光和第二波长激光，第一波长激光为从第二激发态到第一激发态粒子跃迁产生的中红外激光，第二波长激光为从第一激发态到基态的粒子跃迁产生的激光。本发明通过设计谐振腔结构，可以同时输出中红外激光和中红外激光下能级到基态跃迁所对应的激光，使得中红外激光下能级粒子快速回落到基态，降低了激光晶体下能级的粒子寿命，提高激光效率，并实现双波长激光输出。
【IPC分类】H01S3/081
【公开号】CN105024265
【申请号】CN201510416551
【发明人】宗楠, 陈家康, 王志敏, 薄勇, 陈洪斌, 申玉, 代世波, 张丰丰, 彭钦军, 许祖彦
【申请人】中国科学院理化技术研究所
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月15日