被动调QNd:YAG内腔式1570nmOPO激光器的制作方法

本发明属于激光器设计技术领域，涉及一种两端输出cr⁴⁺被动调qnd:yag内腔式1.57μmopo激光器。

背景技术：

1.57μmopo激光器技术是将1.064μm激光波长通过非线性晶体的光参量转换效应(简称opo)转换为1.57μm左右的激光波长输出，具有对人眼最安全，大气及烟雾的穿透能力强，目标反射系数高等特点。

目前，常用的方法是使用nd:yag激光器产生的1.064μm激光，作为泵浦光照射到非线性晶体(如ktp晶体)，再通过非线性晶体的光参量振荡效应(简称opo)转换为1.57μm左右的激光波长输出，光路原理图如图1所示。

图中m1-1.064μmhr、m2-1.064μmpr、cr4⁺：yag调q晶体、偏振片p以及脉冲氙灯和nd:yag组成输出1.064μm波长的激光器；m3-(1.57μmhr，1.064μmht)、ktp晶体和m4-1.57μmpr组成输出1.57μm波长的opo激光器。

这种方式通常需要较高的1.064μm波长的激光功率密度(或者是能量密度)才能达到产生opo激光的阈值，因此光-光(1.064μm→1.57μm)转换效率不高(约为20％)，并且不易小型化。

技术实现要素：

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种两端输出cr⁴⁺yag被动调qnd:yag内腔式1.57μmopo激光器，实现输出激光波长处于人眼安全波段、电光效率高、结构简单紧凑的优点。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种两端输出cr⁴⁺被动调qnd:yag内腔式1.57μmopo激光器，其包括：nd∶yag晶体3、ktp晶体5、cr⁴⁺：yag调q晶体4、偏振片p、平面谐振腔镜、漫反射聚光腔1和脉冲氙灯2；脉冲氙灯2和nd∶yag晶体3位于漫反射聚光腔1中，平面谐振腔镜包括1.064μm输出镜m11和1.064μm全反及1.57μm输出镜m12；nd∶yag晶体3、cr⁴⁺：yag调q晶体4、偏振片p、ktp晶体5沿光路方向同轴布置，1.064μm输出镜m11位于nd∶yag晶体3外侧，1.064μm全反及1.57μm输出镜m12位于ktp晶体5外侧，nd∶yag晶体3吸收脉冲氙灯2泵浦源辐射的能量后，产生波长为1.064μm的受激辐射跃迁，跃迁的光子在由1.064μm输出镜m11和1.064μm全反及1.57μm输出镜m12组成的激光器谐振腔内形成谐振，并由cr⁴⁺：yag调q晶体4调q后产生1.064μm激光巨脉冲输出，并作为非线性晶体ktp产生光参量振荡效应的泵浦光源。

其中，所述ktp晶体5的两个端面的镀膜分别为：靠近偏振片p的一端面为ar1.064μm/r≤0.25％，hr1.57μm/r≥99.7％；另一端面为ar1.064μm/1,57μm/r≤0.25％。

其中，所述ktp晶体5与1.064μm全反及1.57μm输出镜m12组成内腔式opo激光器谐振腔，产生光参量振荡效应形成1.57μm激光输出，第一次转换剩余的1.064μm激光经1.064μm全反及1.57μm输出镜m12反射再次经过ktp晶体5再次产生光参量振荡效应形成1.57μm激光输出；第二次转换剩余的1.064μm激光经1.064μm输出镜m11逸出。

其中，所述ktp晶体5的切割方向为x切割的ⅱ类相位匹配。

其中，所述激光器谐振腔为平—平腔。

其中，所述1.064μm输出镜m11的透过率为25％～30％。

其中，所述1.064μm全反及1.57μm输出镜m12的镀膜要求为1.064μmhr/r≥99.7％，1.57μm透过率55～60％。

其中，所述nd∶yag晶体3的两个端面镀1.064μm增透膜。

其中，所述cr⁴⁺：yag调q晶体4的透过率为30％～35％。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的两端输出cr⁴⁺yag被动调qnd:yag内腔式1.57μmopo激光器，具有输出激光波长为人眼安全波长、结构紧凑、效率高的优点，激光器输出能量可达到16mj，电光效率为3.9‰，与相同输出能量和工作方式的现有激光器相比，电光效率提高20％，体积减小15％。

附图说明

图1为1.064μm激光经opo转换成1.57μm激光输出的光路原理图。

图2为本发明实施例激光器组成示意图。

图3为本发明实施例激光器光路原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图2和图3所示，本实施例cr⁴⁺yag被动调qnd:yag内腔式1.57μmopo激光器包括：nd∶yag晶体3、ktp晶体5、cr⁴⁺：yag调q晶体4、偏振片p、平面谐振腔镜、漫反射聚光腔1和脉冲氙灯2；脉冲氙灯2和nd∶yag晶体3位于漫反射聚光腔1中，平面谐振腔镜包括1.064μm输出镜m11和1.064μm全反及1.57μm输出镜m12；nd∶yag晶体3、cr⁴⁺：yag调q晶体4、偏振片p、ktp晶体5沿光路方向同轴布置，1.064μm输出镜m11位于nd∶yag晶体3外侧，1.064μm全反及1.57μm输出镜m12位于ktp晶体5外侧，nd∶yag晶体3吸收脉冲氙灯2泵浦源辐射的能量后，产生波长为1.064μm的受激辐射跃迁，跃迁的光子在由1.064μm输出镜m11和1.064μm全反及1.57μm输出镜m12组成的激光谐振腔内形成谐振，并由cr⁴⁺：yag调q晶体4调q后产生1.064μm激光巨脉冲输出，并作为非线性晶体ktp产生光参量振荡效应的泵浦光源。

利用在1.064μm激光谐振腔内激光功率(能量)密度较腔外激光功率(能量)密度高的特性，在1.064μm激光谐振腔内的插入端面镀有1.57μm全反膜的ktp晶体5与1.064μm全反及1.57μm输出镜m12组成的内腔式opo激光器谐振腔，产生光参量振荡效应形成1.57μm激光输出，第一次转换剩余的1.064μm激光经1.064μm全反及1.57μm输出镜m12反射再次经过ktp晶体5再次产生光参量振荡效应形成1.57μm激光输出，从而提高了1.064μm→1.57μm激光的光光转换效率，相应的提高了总体电光效率。第二次转换剩余的1.064μm激光经1.064μm输出镜m11逸出，从而避免了由于1.064μm激光谐振腔内激光功率(能量)密度过高造成的激光器内部激光介质(nd:yag晶体3)和其他光学元件损伤的风险。

激光器谐振腔为平—平腔，其中1.064μm输出镜m11的透过率为25％～30％；1.064μm全反及1.57μm输出镜m12的镀膜要求为1.064μmhr(r≥99.7％)，1.57μm透过率55～60％。为减少传输损耗，nd∶yag晶体3的两个端面需镀1.064μm增透膜。

作为非线性晶体产生光参量振荡效应的必要条件，泵浦光必须达到一定的峰值功率密度和能量密度，因此采用了cr⁴⁺：yag调q晶体4作为被动调q元件，从而使nd∶yag晶体产生脉冲宽度为10ns左右的1.064μm激光输出，考虑激光器工作阈值电压、工作电压坪区及腔内光学元器件的损伤阈值等综合因素，设计中cr⁴⁺：yag调q晶体4的透过率为30％～35％。

作为产生光参量振荡效应的ktp晶体5的切割方向为x切割(θ＝90°，φ＝0°)的ⅱ类相位匹配，为了提高转换效率降低阈值，两个光学面的镀膜要求为：靠近偏振片p的一端面为ar1.064μm(r≤0.25％)；hr1.57μm(r≥99.7％)；另一端面为ar1.064μm/1,57μm(r≤0.25％)。

通过采用两端输出的cr⁴⁺被动调qnd:yag内腔式1.57μmopo激光器谐振腔综合设计方案研制的激光器，既具有较高的1.064μm→1.57μm激光的光光转换效率，又使整个激光器能够安全运转；同时由于减少了激光器内的光学元器件使激光器结构更加紧凑，达到了小型化设计的目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。