半导体激光端面泵浦Er：YSGG电光调Q激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光器领域，具体是一种半导体激光端面栗浦Er:YSGG电光调Q激光器。
【背景技术】
[0002]2.79 μπι波长的铒激光在生物医疗、科研、军事等领域有着重要的应用。高峰值功率、高脉冲能量、高重复频率、高的光学质量的2.79 μπι脉冲激光用作光学参量振荡器的栗浦源，以获得足够强的3-12 μπι的中红外激光，在光谱仪、大气探测、毒气检测、光电对抗等领域有着重要的应用。因此，发展2.79 μπι窄脉冲、高能量、高重复频率的激光技术和激光器具有重要的应用价值。
[0003]闪光灯栗浦系统的热效应严重，转换效率低，难以获得高重频高能量的激光输出。半导体激光侧向栗浦的铒激光能够获得高重复频率高能量的静态激光输出，但在电光调Q系统中，由于铒晶体中存在较严重的热致双折射效应，导致的热退偏，无法实现高频输出；同样受到电光调Q晶体、起偏器、腔片膜系损伤阈值的限制，无法实现高能量、高的光学质量的调Q激光输出。
[0004]利用光纤输出的半导体激光端面栗浦Er:YSGG晶体、L G S调Q晶体、介质膜起偏器为主要部件组成的激光振荡器，在较低的栗浦功率的条件下，实现高重复频率、窄脉宽、高质量的种子激光的输出；再通过侧向栗浦模块实现放大，可实现高重复率、高能量、高的光学质量、窄线宽的高能激光。
[0005]
【发明内容】
本发明的目的是提供一种半导体激光端面栗浦Er:YSGG电光调Q激光器，可作为种子激光，以解决现有实现高重复率、高能量、高的光学质量、窄线宽的2.79 μπι激光的技术问题。
[0006]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:
半导体激光端面栗浦Er:YSGG电光调Q激光器，其特征在于:包括由Er:YSGG激光晶体构成的激光棒，激光棒前端前方沿激光棒中心轴线延伸线依次设置有起偏器、由硅酸镓镧晶体构成的LGS电光调Q晶体、输出腔片，激光棒后端后方沿激光棒中心轴线延伸线依次设置有45度反射镜、准直聚焦透镜，所述准直聚焦透镜前端朝向激光棒后端，激光棒后端后方位于45度反射镜反射面一侧依次设置有1/4波片、后腔片；还包括有控制器、半导体激光器、半导体激光电源、退压调Q高压模块，所述半导体激光器通过石英光纤与准直聚焦透镜后端耦合连接，所述半导体激光电源、退压调Q高压模块分别接入控制器，且半导体激光电源供电至半导体激光器，退压调Q高压模块与LGS电光调Q晶体连接。
[0007]所述的半导体激光端面栗浦Er:YSGG电光调Q激光器，其特征在于:所述激光棒中，Er:YSGG激光晶体为柱状结构，Er:YSGG激光晶体前、后端面分别键合YSGG晶体，且Er: YSGG激光晶体前、后端面分别镀2.79um和966nm的增透膜，Er: YSGG激光晶体掺杂浓度在30-50%之间；整个激光棒用导热较好的铟纸包裹放置在热沉中，热沉采用导热较好的紫铜材质，并采用TEC进行换热，用风扇带走换下来的热量，实现激光晶体的温度控制。
[0008]所述的半导体激光端面栗浦Er:YSGG电光调Q激光器，其特征在于:所述半导体激光器中心波长为966nm，QCW模式，峰值功率大于150W，半导体激光器通过直径为200-600um的石英光纤，将激光传导至准直聚焦透镜，准直聚焦透镜对半导体激光进行准直后聚焦入射到激光棒端面，放大比为1:2?1:4。
[0009]所述的半导体激光端面栗浦Er:YSGG电光调Q激光器，其特征在于:构成LGS电光调Q晶体的硅酸镓镧晶体是单轴旋光晶体，在波长为2.79 μ m处的折射率n=l.8556，损伤阈值达750MW/cm2，硅酸镓镧晶体沿X_Y_Z方向切割为长方体，X轴方向加电场，两Υ_Ζ面对称平行镀金作为电极；沿Ζ轴方向通光，双Χ-Υ面镀2.79 μ m增透膜。
[0010]所述的半导体激光端面栗浦Er:YSGG电光调Q激光器，其特征在于:所述1/4波片由氟化镁、或YSGG晶体、或YAG晶体、或氟化钙或A1203加工制成，1/4波片通光口径为12mm，双面镀2.79 μ m的增透膜，垂直于光路，光轴方向平行于偏振方向，置于45度反射镜片与后腔片之间。
[0011]所述的半导体激光端面栗浦Er:YSGG电光调Q激光器，其特征在于:所述45度反射镜由K9、沿45度入射，靠近激光晶体的一面镀2.79 μ m的全反膜和966nm的高透膜，靠近准直聚焦透镜另一面镀966nm的增透膜。
[0012]所述的半导体激光端面栗浦Er:YSGG电光调Q激光器，其特征在于:所述起偏器是入射的布儒斯特角介质膜起偏器，由白宝石、或YSGG晶体、或YAG晶体、或氟化镁、或氟化钙片镀膜制成，要求对Tp分量透过，Ts分量反射，要求消光比大于100:1，损伤阈值大于200Mff/cm2o
[0013]所述的半导体激光端面栗浦Er:YSGG电光调Q激光器，其特征在于:所述后腔片和输出腔片均为白宝石、或YSGG晶体、或YAG晶体、或氟化钙或氟化镁制成，其中后腔片靠近1/4波片的面镀2.79 μ m全反膜，输出腔片靠近LGS电光调Q晶体的面镀5°/『95%反射膜。靠近腔外的面镀2.79 μ m增透膜。
[0014]所述的半导体激光端面栗浦Er:YSGG电光调Q激光器，其特征在于:所述半导体激光电源的工作频率为1?500Hz，脉宽在50 μ s-1000 μ s可调，电流在0-10A，占空比小于50%。
[0015]所述的半导体激光端面栗浦Er:YSGG电光调Q激光器，其特征在于:所述控制器对半导体激光电源的参数进行设置和控制，并产生同步脉冲信号对退压调Q高压模块进行触发。
[0016]本发明的调Q原理，通过使用调Q技术改变激光器的阈值来使上能级粒子数大量积累。当积累到最大值时突然使腔的损耗减小，激光振荡迅速建立，上能级反转粒子数被迅速消耗，从而获得峰值功率很高的巨脉冲。
[0017]本发明提供一种具有高重复频率、纳秒级脉宽、高光学质量的端面栗浦Er:YSGG电光调Q激光器，该激光器具有重复频率高、输出功率稳定以及光学质量优等特点。本发明采用的半导体栗浦Er:YSGG晶体将大大减小激光器的热效应，提高转换效率和重复频率，采用端面栗浦技术大大提高了光学质量和重复频率，通过电光调Q压窄脉宽从而实现高重复率、窄脉宽、高光学质量的2.79um的激光输出。
[0018]本发明与现有技术相比的有益效果在于:
(1)本发明采用半导体激光端面栗浦Er:YSGG晶体，产生脉冲激光。利用半导体栗浦系统有利于减小热效应，使得输出激光稳定。通过晶体轴向的栗浦增长了吸收距离，有利于栗浦光的吸收。而栗浦光在激光晶体集中在有限的几何空间内，使得栗浦密度提高，激光阈值下降，从而获得高频小能量的输出。
[0019](2)本发明采用光纤耦合半导体激光进行栗浦，栗浦光束均匀，有利于产生极高的输出激光的光学质量。
[0020](3)本发明采用退压调Q高压模块，LGS调Q晶体选用硅酸镓镧(La3Ga5Si014，LGS)晶体，该晶体不潮解、物理化学性能稳定，在2.79 μ m波长的透光性好，损伤阈值高，具有其它调Q晶体无法比拟的优势，保证中红外脉冲激光器输出脉冲短、光束质量好，长期工作稳定可靠。
[0021 ] (4)本发明LGS调Q晶体采用硅酸镓镧晶体，为减小四分之一波电压，将X_Y_Z方向切割的LGS电光调Q晶体设计为长方体，在晶体X轴方向加横向电场(电场方向与光路垂直)，两Υ-Ζ面镀金作为电极保证了电场的均匀性，沿Ζ轴方向通光，双Χ-Υ面镀2.79 μ m增透膜，体积小，结构简单可靠。
[0022](5)本发明激光器使用波片补偿热退偏技术，解决了高能量栗浦时热退偏问题，使得输出的激光光斑模式好，能量分布均匀。
[0023](6)本发明激光器的栗浦光源工作在调制模式和较低的功率水平下，降低热透镜和热退偏。
[0024](7)本发明采用半导体栗浦Er:YSGG晶体，将大大减小激光器的热效应，提高转换效率和重复频率，可获得高光束质量的2.79 μ m激光输出。
【附图说明】
[0025]图1为本发明结构原理图。
[0026]图2为本发明光路部分局部结构图。
【具体实施方式】
[0027]参见图1、图2所示，半导体激光端面栗浦Er:YSGG电光调Q激光器，包括由Er:YSGG激光晶