专利名称：一种端侧面混合泵浦Tm激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种端侧面混合泵浦Tm激光器，尤其是涉及一种端侧面混合泵浦的Tm3+ :YLF激光器。适用于Tm3+ :YLF激光器泵浦技术研究，应用领域包括光电对抗、激光雷达和激光医疗等领域。
背景技术：
Tm3+ =YLF激光器广泛应用于光电对抗、激光雷达和激光医疗等各领域。2 μ m波长不仅对人眼安全，大气传输损耗小，而且由于绿色植被和潮湿土壤等对它的吸收大，反射小，从而在激光探测中有利于地面目标与背景的区分。近-中红外可调谐激光是理想的光电对抗干扰源，2 μ m波段连续大功率的激光输出是获得光学参量振荡(OPO)输出3 5μπι中红外激光的基础。用激光作手术与通常的手术刀和电刀相比具有出血少、愈合快、不易感染等特点。输出波长为2μπι的固体激光器是激光手术的最佳波长。而实现2μπι输出的有 效途径之一是采用800nm的激光二极管泵浦单掺Tm离子的晶体输出波长为I. 9 μ m的激光再泵浦掺杂Ho离子的晶体获得2 μ m输出，例如LD泵浦Tm =YLF或Tm =GdVO4输出I. 9 μ m再泵浦Ho :YLF或Ho :YAG。因此，需要高光束质量的I. 9 μ m波长输出。激光晶体内温度分布不均匀导致的热效应会使光束质量下降，进而影响2 μ m甚至3 5 μ m的输出特性。国内外学者对于Tm=YLF激光器泵浦技术进行了大量的理论和实验工作，主要侧重于Tm =YLF激光器单端泵浦、单个LD双端泵浦和双LD双端泵浦，采用单端泵浦技术的激光器结构简单、调节方便、稳定性较高、成本较低，但是单端泵浦使得激光晶体内温度分布不均匀，光束质量不高，而且由于再吸收导致光光转换效率较低；而双LD双端泵浦使晶体内温度分布较均匀，但是非常容易发生对焦的现象，容易对光纤和晶体造成损坏；单个LD双端泵浦使对焦的可能性降低了，但是也不能完全避免对焦的情况发生。若想得到高光束质量、窄脉宽的2 μ m激光输出，采用Tm3+ =YLF晶体可以使得其发射谱与产生2 μ m晶体的吸收峰相吻合，从而提高输出性能，但是，Tm3+ =YLF晶体易断裂，所以采用使晶体内温度分布均匀且避免对焦的泵浦结构尤为重要，为此，可采用端侧泵混合泵浦的结构来实现这一目的。
发明内容
本发明的目的在于针对已有的Tm =YLF激光器单个LD双端泵浦可能出现对焦，提供一种结构相对简单、腔长较短、性能较好的新型端侧面混合泵浦Tm3+ =YLF激光器激光器。采用两个分束器，第一个对泵浦光的反射率为30%透过率为70%，第二个对泵浦光的反射率为50%透过率为50%，分出的两条光束经扩束器后分别在激光晶体的另一端两个侧面入射。整机设计完全避免了对焦，缩短了腔长，降低了阈值，有利于提高输出能量。一种端侧面混合泵浦Tm激光器，利用两个45度分束镜将792nm泵浦光从端面分出两束到晶体侧面，形成了采用一个LD对端面和侧面同时进行泵浦的结构。其特性在于两个45度分束镜，位于聚集透镜组的两个平凸透镜之间，作为两个侧面泵浦光的分束器；设有45度792nm膜系全反镜，位于分束器与扩束器之间，作为侧面泵浦光的光路转折器；缩束器，位于45度792nm膜系全反镜与激光晶体之间,作为泵浦光斑的缩束器。所述的端侧面混合泵浦Tm激光器，其特征在于一个45度分束镜镀有对792nm反射率为30%透过率为70%的膜，另一个45度分束镜镀有对792nm反射率为50%透过率为50%的膜。所述的45度792nm膜系全反镜，镀有对792nm全反射的膜。所述的扩束镜，镀有792nm增透膜。在激光器设计过程中，本发明采用两个分束镜(792nm)、四个全反镜(792nm)和 两个缩束镜(792nm)实现端面和侧面混合泵浦结构，与普遍使用的单个LD双端泵浦结构相比，由于两束泵浦光不都是在晶体端面入射，所以完全避免了对焦；由于不用在腔内插入792nm和1910nm的45度分光镜，所以缩短了腔长；进而由于腔长缩短，由激光原理知，腔内损耗减少，有利于降低阈值。本发明的突出效果将在具体实施方式
中加以进一步的说明。
图I为本发明端侧面混合泵浦Tm激光器装置具体实施例方式下面结合附图举例对本发明做更详细地描述本发明的激光器装置包括792nm激光二极管泵浦源1，光纤耦合输出792nm激光，作为激光器的端面泵浦源；平凸透镜2，焦距为35mm，镀有792nm增透膜，以减少泵浦光的损耗；第一 45度分束器3，镀有792nm反射率为30%透过率为70%的膜；第二 45度分束器4，镀有792nm反射率为50%透过率为50%的膜；平凸透镜5，焦距为75臟，镀有792nm增透膜，以减少泵浦光的损耗；1910nm膜系全反镜6，镀有792nm激光的增透膜；激光晶体7，为掺铥氟化钇埋晶体，掺杂浓度为3. 5%，切割方向为沿物理学定义的a轴方向，晶体截面积为3mmX 3mm，长度为14mm ;激光输出镜8，镀有对1910nm透过率为26%的高透膜和对792nm泵浦光的全反膜，平凹镜，曲率半径为300mm ；45度分光镜9，镀有对1910nm高反对792nm高透的膜；45度792nm膜系全反镜10、11、12和13 ;缩束器14和15，镀有对792nm的增透膜，对792nm的缩束倍率为5。本发明激光器装置的激光输出波长为1910nm。激光二极管泵浦源I发射792nm泵浦光，792nm泵浦光入射到焦距为35mm平凸透镜2，经平凸透镜2聚焦后，入射到第一 45度分束器3，第一 45度分束器3镀有对792nm泵浦光的70%透过30%反射膜，其中70%的792nm泵浦光透射到第二 45度分束器4，30 %的792nm泵浦光反射到45度792nm膜系全反镜10，反射后入射到45度792nm膜系全反镜11，再经反射到达缩束器14，经5倍缩束后入射到晶体侧面，792nm泵浦光光斑中心距端面3mm ;经第一 45度分束器3透射的70%的792nm泵浦光，入射到第二 45度分束器4，第二 45度分束器4镀有792nm反射率为50%透过率为50%的膜，其中，50%的70% 792nm泵浦光，即35%的总792nm泵浦光透射到焦聚为75mm的平凸透镜5，经平凸透镜5聚焦后，入射到1910nm膜系全反镜6上，1910nm膜系全反镜6镀有792nm激光的增透膜，可以减少泵浦光的损耗，另外50%的70% 792nm泵浦光，亦即35%的总792nm泵浦光反射到45度792nm膜系全反镜12，反射后到达45度792nm膜系全反镜13，再经反射到达缩束器15，经5倍缩束后入射到晶体侧面，792nm泵浦光光斑中心距端面7mm ;经过1910nm膜系全反镜6上的35%的792nm泵浦光入射到激光晶体7的端面上。这样，在激光晶体7端面入射的792nm泵浦光只有一束，与单个LD双端泵浦Tm激光器的两束端两入射泵浦光结构相比，完全避免了 792nm泵浦光在激光晶体7中焦点相对的情况，进而完全避免了由于792泵浦光对焦导致的热分布不均产生的热应力断裂。所有792nm泵浦光入射到激光晶体7后，激光晶体7产生1910nm的激光，792nm泵浦光和1910nm激光同时入射到激光输出镜8，这样，在Tm激光谐振腔内就不需要放置单个LD双端泵浦Tm激光器中的792nm和1910nm激光的45度分光镜，从而能使激光谐振腔的腔长缩短约10mm，由激光原理知，腔长越短，腔内往返损耗越小，激光的阈值泵浦功率也越低，激光输出镜8镀有对1910nm透过率为26%的高透膜和对792nm泵浦光的全反膜，792nm泵浦光被反射回激光晶体7内，26%的1910nm激光透过激光输出镜8，入射到45度分光镜9，45度分光镜9镀有对1910nm高反对792nm高透的膜，经过45度分光镜9后，未被激光输出镜8反射回激光晶体7的少量792nm泵浦光透过45度分光镜9，而1910nm激光被45度分光镜9反射，得到 19IOnm 激光。
权利要求
1.一种端侧面混合泵浦Tm激光器，利用两个45度分束镜将792nm泵浦光从端面分出两束到晶体侧面，形成了采用一个LD对端面和侧面同时进行泵浦的结构。其特性在于两个45度分束镜，位于聚集透镜组的两个平凸透镜之间，作为两个侧面泵浦光的分束器；设有45度792nm膜系全反镜，位于分束器与缩束器之间，作为侧面泵浦光的光路转折器；缩束镜，位于45度792nm膜系全反镜与激光晶体之间,作为泵浦光斑的缩束器。
2.如权利要求I所述的一种端侧面混合泵浦Tm激光器，其特征在于一个45度分束镜镀有对792nm反射率为30%透过率为70%的膜，另一个45度分束镜镀有对792nm反射率为50%透过率为50%的膜。
3.如权利要求I所述的45度792nm膜系全反镜，镀有对792nm全反射的膜。
4.如权利要求I所述的缩束镜，镀有792nm增透膜。
全文摘要
一种端侧面混合泵浦Tm激光器，涉及一种激光器，尤其是涉及一种端侧面混合泵浦的Tm3+YLF激光器。采用两个45度分束镜将792nm泵浦光从端面分出两束到晶体侧面，并采用45度792nm膜系全反镜，对侧面泵浦光的光路进行转折，再通过缩束镜，将泵浦光斑缩小以对晶体侧面进行泵浦，从而形成了一个LD对端面和侧面同时进行泵浦的结构。整机设计完全避免了对焦，并且缩短了腔长，有利于降低阈值。该方法全面、准确，适用于Tm3+YLF激光器泵浦技术研究，应用领域包括光电对抗、激光雷达和激光医疗等领域。
文档编号H01S3/16GK102820609SQ20121030518
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者金光勇, 陈薪羽, 吴春婷, 王超, 张瑜 申请人:长春理工大学