专利名称：高功率窄线宽的1.94μmTm:YLF激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种固体激光器。
背景技术：
I. 94μπι激光位于水分子的强吸收峰附近，而且可以在光纤中传输，所以该波段激光可以作为医用激光手术刀的光源，在激光医疗方面有着重要的应 用价值。Tm:YLF晶体在I. 94 μ m附近有较强的增益，适合作为产生I. 94 μ m激光的增益介质。自由运转的I. 94 μ m的输出光谱较宽，并且输出功率不稳定，对外界环境的影响较为敏感，难以实现高功率的激光输出。
发明内容
本发明是为了解决现有的1.94μπιΤπι:Υυ激光器难以实现高功率激光输出的问题，从而提供一种高功率窄线宽的I. 94 μ mTm: YLF激光器。高功率窄线宽的1.94μπιΤπι:Υυ激光器，它包括体光栅、一号全反镜、二号全反镜、三号全反镜、一号Tm: YLF激光晶体、二号Tm: YLF激光晶体、F-P标准具和I. 94 μ m激光输出I禹合镜；系统入射的一号泵浦光经一号全反镜透射后入射至一号Tm: YLF激光晶体，被一号Tm: YLF激光晶体的吸收后产生I. 94 μ m激光辐射，I. 94 μ m激光入射至二号全反镜，经二号全反镜反射获得反射光，所述反射光入射至二号Tm: YLF激光晶体，经二号Tm: YLF激光晶体透射后入射至三号全反镜，经三号全反镜反射至F-P标准具，经所述F-P标准具透射后入射至I. 94 μ m激光输出I禹合镜I禹合后输出；系统入射的二号泵浦光经二号全反镜透射后入射至一号Tm:YLF激光晶体，经一号Tm: YLF激光晶体吸收后产生I. 94 μ m激光辐射，I. 94 μ m激光入射至一号全反镜，经所述一号全反镜反射至光栅，经所述体光栅反射回一号全反镜，经所述一号全反镜反射至一号Tm: YLF激光晶体，经一号Tm: YLF激光晶体的透射后入射至二号全反镜，经二号全反镜反射获得反射光，所述反射光入射至二号Tm: YLF激光晶体，经二号Tm: YLF激光晶体透射后入射至三号全反镜，经三号全反镜反射至F-P标准具，经所述F-P标准具透射后入射至I. 94 μ m激光输出I禹合镜I禹合后输出；系统入射的二号泵浦光的光轴与系统入射的一号泵浦光的光轴重合；系统入射的三号泵浦光经二号全反镜透射后入射至二号Tm:YLF激光晶体，经二号Tm: YLF激光晶体吸收后产生I. 94 μ m激光辐射，I. 94 μ m激光入射至三号全反镜，经所述三号全反镜反射至F-P标准具，经所述F-P标准具透射后入射至I. 94 μ m激光输出耦合镜率禹合后输出；系统入射的三号泵浦光的光轴与系统入射的一号泵浦光的光轴垂直；系统入射的四号泵浦光经三号全反镜透射后入射至二号Tm:YLF激光晶体，经二号Tm: YLF激光晶体吸收后产生I. 94 μ m激光辐射，I. 94 μ m激光入射至二号全反镜，经所述二号全反镜反射至一号Tm: YLF激光晶体，经一号Tm: YLF激光晶体的透射后入射至一号全反镜，经所述一号全反镜反射至光栅，经所述体光栅反射回一号全反镜，经所述一号全反镜反射至一号Tm: YLF激光晶体，经一号Tm: YLF激光晶体的透射后入射至二号全反镜，经二号全反镜反射获得反射光，所述反射光入射至二号Tm: YLF激光晶体，经二号Tm: YLF激光晶体透射后入射至三号全反镜，经三号全反镜反射至F-P标准具，经所述F-P标准具透射后入射至I. 94 μ m激光输出I禹合镜I禹合后输出；系统入射的四号泵浦光的光轴与系统入射的三号泵浦光的光轴重合。本发明采用体光栅与F-P标准具作为波长限制元件元件，从而同时实现窄线宽、高功率的I. 94 μ m激光输出。并且，全固化的I. 94 μ m激光器具有结构紧凑、效率高、稳定性好等优点，非常便于在实际应用中的操作。
图I是本发明的结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一、结合图I说明本具体实施方式
，高功率窄线宽的I. 94 μ mTm: YLF激光器，它包括体光栅I、一号全反镜2、二号全反镜4、三号全反镜6、一号Tm: YLF激光晶体3、二号Tm: YLF激光晶体5、F-P标准具7和I. 94 μ m激光输出耦合镜8 ；系统入射的一号泵浦光经一号全反镜2透射后入射至一号Tm:YLF激光晶体3，经一号Tm: YLF激光晶体3吸收后产生I. 94 μ m激光辐射，I. 94 μ m激光入射至二号全反镜4，经二号全反镜4反射获得反射光，所述反射光入射至二号Tm: YLF激光晶体5，经二号TmiYLF激光晶体5透射后入射至三号全反镜6，经三号全反镜6反射至F-P标准具7，经所述F-P标准具7透射后入射至I. 94 μ m激光输出耦合镜8耦合后输出；系统入射的二号泵浦光经二号全反镜4透射后入射至一号Tm:YLF激光晶体3，经一号Tm: YLF激光晶体3吸收后产生I. 94 μ m激光辐射，I. 94 μ m激光入射至一号全反镜2，经所述一号全反镜2反射至光栅1，经所述体光栅I反射回一号全反镜2，经所述一号全反镜2反射至一号Tm:YLF激光晶体3，经一号Tm:YLF激光晶体3的透射后入射至二号全反镜4，经二号全反镜4反射获得反射光，所述反射光入射至二号Tm:YLF激光晶体5，经二号TmiYLF激光晶体5透射后入射至三号全反镜6，经三号全反镜6反射至F-P标准具7，经所述F-P标准具7透射后入射至I. 94 μ m激光输出耦合镜8耦合后输出；系统入射的二号泵浦光的光轴与系统入射的一号泵浦光的光轴重合；系统入射的三号泵浦光经二号全反镜4透射后入射至二号Tm:YLF激光晶体5，经二号Tm: YLF激光晶体5吸收后产生I. 94 μ m激光辐射，I. 94 μ m激光入射至三号全反镜6，经所述三号全反镜6反射至F-P标准具7，经所述F-P标准具7透射后入射至I. 94 μ m激光输出I禹合镜8 I禹合后输出；系统入射的三号泵浦光的光轴与系统入射的一号泵浦光的光轴垂直；系统入射的四号泵浦光经三号全反镜6透射后入射至二号Tm:YLF激光晶体5，经二号Tm: YLF激光晶体5吸收后产生I. 94 μ m激光辐射，I. 94 μ m激光入射至二号全反镜4，经所述二号全反镜4反射至一号Tm:YLF激光晶体3，经一号Tm:YLF激光晶体3的透射后入射至一号全反镜2，经所述一号全反镜2反射至光栅1，经所述体光栅I反射回一号全反镜2，经所述一号全反镜2反射至一号Tm: YLF激光晶体3，经一号Tm: YLF激光晶体3的透射后入射至二号全反镜4，经二号全反镜4反射获得反射光，所述反射光入射至二号Tm: YLF激光晶体5，经二号Tm:YLF激光晶体5透射后入射至三号全反镜6，经三号全反镜6反射至F-P标准具7，经所述F-P标准具7透射后入射至I. 94 μ m激光输出耦合镜8耦合后输出；系统入射的四号泵浦光的光轴与系统入射的三号泵浦光的光轴重合。工作原理本发明由该激光器由体光栅1、3个45° I. 94μπι全反镜(一号全反镜2、二号全反镜4、三号全反镜6、2个Tm:YLF激光晶体(一号Tm:YLF激光晶体3、二号Tm: YLF激光晶体5)、F-P标准具7及I. 94 μ m激光输出耦合镜8组成，四路泵浦光分别透过45° I. 94 μ m全反镜(一号全反镜2、二号全反镜4、三 号全反镜6)入射到2个Tm: YLF激光晶体(一号Tm: YLF激光晶体3、二号Tm: YLF激光晶体5)，体光栅I后面放置45° I. 94 μ m全反镜(一号全反镜2)，45° I. 94 μ m全反镜(一号全反镜2)后面放置Tm: YLF激光晶体(一号Tm: YLF激光晶体3 )，Tm: YLF激光晶体(一号Tm: YLF激光晶体3 )后面放置45 ° 1. 94 μ m全反镜(二号全反镜4)，45° I. 94 μ m全反镜(二号全反镜4)后面放置Tm: YLF激光晶体(二号Tm: YLF激光晶体5 )，Tm: YLF激光晶体(二号Tm: YLF激光晶体5 )后面放置45 ° 1. 94 μ m全反镜(三号全反镜6)，45° I. 94 μ m全反镜(三号全反镜6)之后放置F-P标准具7，F-P标准具7之后放置I. 94 μ m激光输出稱合镜8。体光栅I强制激光器运行在I. 94 μ m,并压缩激光的线宽，调谐F-P标准具7的角度，将激光波长微调谐至1940. 4nm,并进一步压缩激光线宽，I. 94 μ m激光输出耦合镜8输出高功率窄线宽的I. 94 μ m波段红外激光。本发明获得高功率窄线宽的I. 94 μ m激光输出；采用全固化设计，结构紧凑，稳定性好。
具体实施方式
二、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的高功率窄线宽的
I.94 μ mTm: YLF激光器的区别在于，体光栅I上镀有I. 94 μ m高透膜。
具体实施方式
三、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的高功率窄线宽的
I.94 μ mTm: YLF激光器的区别在于，体光栅I的反射波长为1940nm，反射谱的半峰全宽小于Inm0具体实施方式
四、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的高功率窄线宽的
I.94 μ mTm: YLF激光器的区别在于，一号全反镜2、二号全反镜4和三号全反镜6均镀有泵浦光高透且I. 94 μ m激光高反膜。
具体实施方式
五、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的高功率窄线宽的
I.94 μ mTm: YLF激光器的区别在于，一号全反镜2、二号全反镜4和三号全反镜6均为直径10mm、厚2mm的平面镜。
具体实施方式
六、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的高功率窄线宽的
I.94 μ mTm: YLF激光器的区别在于，I. 94 μ m激光输出耦合镜8为平凹镜。
具体实施方式
七、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的高功率窄线宽的I. 94 μ mTm: YLF激光器的区别在于，I. 94 μ m激光输出耦合镜8的直径为10mm，曲率半径为200mm,并镀有对I. 94 μ m透过率为40%的膜。
具体实施方式
八、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的高功率窄线宽的
I.94 μ mTm: YLF激光器的区别在于，F-P标准具7的厚度为O. 5mm。
本发明的激光器的泵浦源采用的是与激光晶体吸收波长相匹配的半导体激光器，泵浦方式为端面泵浦。由于铥(Tm)激光系统的准三能级特性，Tm:YLF晶体的温度对激光器的效率有重要影响，所以需要对Tm:YLF晶体的工作温度进行控制。常温条件工作时可以使用热电制冷或水冷方法。1.94μπι激光器谐振腔由体光栅、45° 1.94μπι激光全反镜及
I.94 μ m激光输出镜组成。所述的体光栅在激光振荡波长I. 94 μ m处的反射率大于99%,对体光栅镀I. 94 μ m高透膜，所述的45 ° I. 94 μ m激光全反镜为平镜，镀泵浦光高透且
I.94 μ m高反膜，所述I. 94 μ m激光输出镜为平凹镜。在谐振腔内插入一个F-P标准具以保证激光器有高的光束质量。利用波长为792nm的半导体激光器泵浦Tm:YLF晶体能够获得I. 94 μ m波段激光。TmiYLF晶体是激光增益介质，在1940nm处有强的发射峰，为与之相匹配，体光栅设计的反射波长为1940nm，反射谱的半峰全宽小于lnm。45°全反镜为直径10mm、厚2mm的平面镜，一面镀45度792nm高透膜，另一面镀45度792nm高透且I. 94 μ m高反膜。输出镜直径10mm，曲率半径200mm，镀对I. 94 μ m透过率为40%的膜。使用热电制冷或水冷方法，保证激光器稳定运行。在谐振腔内插入一 个O. 5mm厚的F-P标准具将激光波长微调谐至1940. 4nm,并进一步压缩激光输出线宽。采用上述结构，用160W的792nm半导体激光器泵浦Tm:YLF晶体可以获得50W连续波近衍射极限的窄线宽1940nm激光输出。
权利要求
1.高功率窄线宽的I.94 UmTm = YLF激光器，其特征是它包括体光栅(I)、一号全反镜(2)、二号全反镜(4)、三号全反镜(6)、一号Tm: YLF激光晶体(3)、二号Tm: YLF激光晶体(5)、F-P标准具(7)和I.94 μ m激光输出耦合镜(8)； 系统入射的一号泵浦光经一号全反镜(2)透射后入射至一号Tm:YLF激光晶体(3)，经一号Tm: YLF激光晶体(3)吸收后产生I. 94 μ m激光辐射，I. 94 μ m激光入射至二号全反镜(4)，经二号全反镜(4)反射获得反射光，所述反射光入射至二号Tm:YLF激光晶体(5)，经ニ号Tm:YLF激光晶体(5)透射后入射至三号全反镜(6)，经三号全反镜(6)反射至F-P标准具(7)，经所述F-P标准具(7)透射后入射至I. 94 μ m激光输出耦合镜(8)耦合后输出； 系统入射的二号泵浦光经二号全反镜(4)透射后入射至一号Tm:YLF激光晶体(3)，经一号Tm: YLF激光晶体(3)吸收后产生I. 94 μ m激光辐射，I. 94 μ m激光入射至一号全反镜(2)，经所述一号全反镜(2)反射至光栅(1)，经所述体光栅(I)反射回一号全反镜(2)，经所述一号全反镜(2)反射至一号Tm:YLF激光晶体(3)，经一号Tm:YLF激光晶体(3)的透射后入射至二号全反镜(4)，经二号全反镜(4)反射获得反射光，所述反射光入射至二号Tm:YLF激光晶体(5)，经二号Tm:YLF激光晶体(5)透射后入射至三号全反镜(6)，经三号全反镜(6)反射至F-P标准具(7)，经所述F-P标准具(7)透射后入射至I.94 μ m激光输出耦合镜(8) I禹合后输出； 系统入射的二号泵浦光的光轴与系统入射的一号泵浦光的光轴重合； 系统入射的三号泵浦光经二号全反镜(4)透射后入射至二号Tm:YLF激光晶体(5)，经二号Tm: YLF激光晶体(5)吸收后产生I. 94 μ m激光辐射，I. 94 μ m激光入射至三号全反镜(6)，经所述三号全反镜(6)反射至F-P标准具(7)，经所述F-P标准具(7)透射后入射至I. 94 μ m激光输出f禹合镜(8) f禹合后输出； 系统入射的三号泵浦光的光轴与系统入射的一号泵浦光的光轴垂直； 系统入射的四号泵浦光经三号全反镜(6)透射后入射至二号Tm:YLF激光晶体(5)，经二号Tm: YLF激光晶体(5)吸收后产生I. 94 μ m激光辐射，I. 94 μ m激光入射至二号全反镜(4),经所述二号全反镜(4)反射至一号Tm: YLF激光晶体(3)，经ー号Tm: YLF激光晶体(3)的透射后入射至一号全反镜(2 )，经所述一号全反镜(2 )反射至光栅(I)，经所述体光栅(I)反射回一号全反镜(2)，经所述一号全反镜(2)反射至一号Tm: YLF激光晶体(3)，经一号Tm:YLF激光晶体(3)的透射后入射至二号全反镜(4)，经二号全反镜(4)反射获得反射光，所述反射光入射至二号Tm:YLF激光晶体(5)，经二号Tm:YLF激光晶体(5)透射后入射至三号全反镜(6)，经三号全反镜(6)反射至F-P标准具(7)，经所述F-P标准具(7)透射后入射至I. 94 μ m激光输出f禹合镜(8) f禹合后输出； 系统入射的四号泵浦光的光轴与系统入射的三号泵浦光的光轴重合。
2.根据权利要求I所述的高功率窄线宽的I.94 UmTm = YLF激光器，其特征在于体光栅(I)上镀有I. 94 μ m高透膜。
3.根据权利要求I所述的高功率窄线宽的I.94 UmTm = YLF激光器，其特征在于体光栅(O的反射波长为1940nm，反射谱的半峰全宽小于lnm。
4.根据权利要求I所述的高功率窄线宽的I.94 μ mTm: YLF激光器，其特征在于一号全反镜(2)、二号全反镜(4)和三号全反镜(6)均镀有泵浦光高透且I. 94μπι激光高反膜。
5.根据权利要求I所述的高功率窄线宽的I.94 UmTmiYLF激光器，其特征在于一号全反镜(2)、二号全反镜(4)和三号全反镜(6)均为直径10mm、厚2mm的平面镜。
6.根据权利要求I所述的高功率窄线宽的1.94μπιΤπι:Υυ激光器，其特征在于I. 94 μ m激光输出耦合镜(8)为平凹镜。
7.根据权利要求I所述的高功率窄线宽的I.94 UmTm = YLF激光器，其特征在于I.94 μ m激光输出耦合镜(8)的直径为10mm，曲率半径为200mm，并镀有对I. 94 μ m透过率为40%的膜。
8.根据权利要求I所述的高功率窄线宽的I.94 UmTm = YLF激光器，其特征在于F-P标准具(7)的厚度为O. 5mm。
全文摘要
高功率窄线宽的1.94μmTm:YLF激光器，涉及一种固体激光器。它是为了解决现有的1.94μmTm:YLF激光器难以实现高功率激光输出的问题。该激光器由体光栅、Tm:YLF激光晶体、45°1.94μm全反镜、F-P标准具及1.94μm激光输出耦合镜组成，四泵浦光分别透过三个45°1.94μm全反镜入射两块Tm:YLF激光晶体，一号45°1.94μm全反镜放置在体光栅后面，一号Tm:YLF激光晶体放置在一号45°1.94μm全反镜后面，一号Tm:YLF激光晶体后面放置二号45°1.94μm全反镜，二号45°1.94μm全反镜之后放置二号Tm:YLF激光晶体，二号Tm:YLF激光晶体放置在三号45°1.94μm全反镜，三号45°1.94μm全反镜之后放置F-P标准具，F-P标准具之后放置1.94μm激光输出耦合镜。本发明适用于提供高功率窄线宽的1.94μmTm:YLF激光。
文档编号H01S3/08GK102842842SQ201210361418
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者段小明, 鞠有伦, 姚宝权, 张云军, 王月珠 申请人:哈尔滨工业大学