[发明专利]二极管泵浦掺镱激光器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年9月22日提交的美国专利申请No.12/564,591的优先权。

技术领域

本发明涉及一种频率转换激光源，并且，更具体地讲，涉及一种被构造用于改进发射稳定性的二极管泵浦激光器。

发明内容

提供了二极管泵浦的掺镱玻璃激光器或掺镱玻璃陶瓷激光器。根据本发明的一个实施例，提供了一种包括光泵、玻璃或玻璃陶瓷增益介质、波长转换器件和输出滤波器的激光源。增益介质包括掺镱玻璃或掺镱玻璃陶瓷增益介质，并通过包括最大吸收峰和次大吸收峰的吸收光谱来表征，最大吸收峰和次大吸收峰各自沿着增益介质的吸收光谱的不同波长部分设置。光泵和增益介质被构造成使得泵浦波长λ与增益介质的次大吸收峰比与增益介质的最大吸收峰更精密地对准。

附图说明

当结合以下附图阅读时，能够最好地理解本发明的特定实施例的以下详细描述，附图中用相似的附图标记来指示相似的结构，并且其中：

图1和2示出了根据本发明的不同类型的频率转换激光源的各个方面；以及

图3示出了根据本发明的一个实施例的增益介质的吸收光谱。

具体实施方式

首先参见图1，提供了光泵浦激光源100，该激光源100包括被构造成产生通过泵浦波长λ表征的光泵浦光束的光泵10、耦合光学器件15、玻璃或玻璃陶瓷增益介质20、波长转换器件30和输出滤波器40。如图1中所示出的，玻璃或玻璃陶瓷增益介质20沿着从光泵10向下游延伸到输出滤波器40的光路径设置在输出滤波器40的上游，该滤波器40通常被构造为带有集成IR滤波器的外部镜，但可以仅包括没有任何显著滤波特性的输出窗口或输出孔。

如图3中所示出的，增益介质20包括掺镱玻璃或掺镱玻璃陶瓷增益介质，并通过包括最大吸收峰A和次大吸收峰B的吸收光谱来表征，每个吸收峰沿着增益介质20的吸收光谱的不同波长部分设置。次大吸收峰B在图3中示出为具有大约50nm的“近峰”带宽B^*。相比之下，最大吸收峰A具有窄得多的近峰带宽A^*，即，远小于10nm。在实施本发明的各种实施例过程中，出于下面详细讨论的原因，考虑到“近峰”带宽应理解为在比最大光吸收峰小约5dB/m处的峰值的带宽，可以设想，次大吸收峰B应该限定至少约20nm的近峰带宽B^*。应当指出，本文提出上述带宽值是为了有助于量化最大吸收峰A和次大吸收峰B之间的差值。带宽值作为用于实现本发明的概念的指引被引入，并且不应解释为绝对表示，其可因实施例不同而变化，并且通常将取决于多种参数。

虽然根据常规实践这样做将是违反直觉的，但是光泵10和增益介质20被构造成使得泵浦波长λ与更低效率的次大吸收峰B比与更高光谱效率的最大吸收峰A更精密地对准。结果，使用增益介质20且被构造用于在主发射波长λ^*下的固态光泵浦激光器发射的光泵浦激光源100，将很适合在更宽的操作温度范围内稳定操作，因为次大吸收峰B的近峰吸收带宽B^*比最大吸收峰A的近峰吸收带宽A^*宽得多。本发明人已经认识到，这种操作模式尤其非常适合泵浦波长λ随操作温度显著漂移的应用，如较不复杂的相对便宜的激光器的情况那样。本发明人还认识到，可归结于与次大吸收峰B对准的任何效率损失可通过由消除对复杂的温度稳定方案的需求而获得的效率来至少部分地补偿。

在本发明的特定实施例中，泵浦波长λ被选择，使得它在光泵的整个操作波长漂移范围内被限制到次大吸收峰B的近峰带宽B^*。替代地或另外地，增益介质20可被构造成使得次大吸收峰B的近峰带宽B^*大于光泵10的操作波长漂移。为了描述和限定本发明，应当指出，光泵10的“操作波长漂移”涵盖这样的范围，在该范围内光泵10的发射波长在正常操作使用下漂移，不包括在显示的图像中持续时间长度不足以被肉眼觉察的不显著的波长尖峰或其它波长偏离。

熟悉波长转换器件在频率转换激光源中的使用的技术人员应当理解，波长转换器件30由QPM波长转换带宽来表征，在该带宽内，主发射波长λ^*被转换为频率转换的输出波长。在实施本发明的概念中，优选的是确保主发射波长λ^*落入波长转换器件30的QPM带宽内。