[发明专利]一种脉冲单频运转的2.09微米固体激光器

说明书

技术领域

本发明属于雷达的光源系统领域。

背景技术

差分吸收激光雷达和相干多普勒测风雷达是实时测量气体成分和大气风场的有力工具，凭借较高的大气传输透过率，2μm种子注入单频脉冲固体激光器是上述激光雷达的高性能激光发射源。根据大气透过率谱，相同功率下波长越长的2μm激光的传输距离越远，越有利于增大激光雷达的测量距离。激光二极管，LD，直接泵浦的2μm固体激光装置具有结构紧凑、性能稳定及易于维护等的优点，非常适合于实际应用。LD泵浦的Tm/Ho掺杂材料是实现2μm输出的有效途径，主要有：(1)800nm左右LD泵浦单掺Tm材料；(2)1.9μm左右LD泵浦单掺Ho材料；(3)800nm左右LD泵浦Tm,Ho双掺材料。方法(1)由于其增益峰集中在1.9μm左右，难以得到大气透过率更高的2.1μm波长激光；方法(2)可以实现2.1μm波长激光输出，但是目前的1.9μm左右LD制作工艺不成熟，导致整个装置转换效率低、废热量大；方法(3)通常要使用低温制冷设备才能有效运转，不方便实际应用。

发明内容

本发明是为了解决现有2μm固体激光器输出激光透过率和转换效率低的问题，现提供一种脉冲单频运转的2.09微米固体激光器。

一种脉冲单频运转的2.09微米固体激光器，它包括：Tm,Ho:YAG种子激光器、Ho:YAG脉冲激光器和注入锁频伺服系统；

所述Tm,Ho:YAG种子激光器包括：第一全反镜、Tm,Ho:YAG晶体、起偏元件、第一波长调谐元件、第二波长调谐元件、输出耦合镜和激光二极管；

所述Ho:YAG脉冲激光器包括：2μm输出耦合镜、第一2μm全反镜、Ho:YAG晶体、第二2μm全反镜、第三2μm全反镜、声光调Q晶体和光纤激光器；

激光二极管发出的LD泵浦光依次经过第一全反镜、Tm,Ho:YAG晶体、起偏元件、第一波长调谐元件、第二波长调谐元件和输出耦合镜透射出Tm,Ho:YAG种子激光器，Tm,Ho:YAG种子激光器输出的激光作为种子激光；

2μm输出耦合镜13、第一2μm全反镜14、Ho:YAG晶体15、第二2μm全反镜16、第三2μm全反镜17和声光调Q晶体18构成了一个环形腔，2μm输出耦合镜将其接收到的种子激光透射到第一2μm全反镜上，第一2μm全反镜将该种子激光反射到Ho:YAG晶体的一端，光纤激光器发出的泵浦光透过第一2μm全反镜入射到Ho:YAG晶体的一端，Ho:YAG晶体的另一端输出的激励光经过第二2μm全反镜透射出Ho:YAG脉冲激光器，Ho:YAG晶体的另一端输出的种子激光入射到第二2μm全反镜上，第二2μm全反镜将该种子激光反射到第三2μm全反镜上，第三2μm全反镜将该种子激光分束为反射光和透射光，该反射光入射到声光调Q晶体中，该透射光经第三2μm全反镜透射出Ho:YAG脉冲激光器，声光调Q晶体输出的单频脉冲激光经过2μm输出耦合镜透射出Ho:YAG脉冲激光器；

注入锁频伺服系统的驱动端用于驱动第三2μm全反镜对其接收到的种子激光进行谐振扫描，注入锁频伺服系统的控制信号输出端连接声光调Q晶体的控制信号输入端。

它还包括：耦合系统，所述耦合系统包括：变换透镜、二分之一波片、光学隔离元件、第二全反镜、第三全反镜和变换透镜；

变换透镜将其接收到的种子激光依次通过二分之一波片和光学隔离元件透射到第二全反镜上，第二全反镜将该种子激光反射到第三全反镜上，第三全反镜将该种子激光反射到变换透镜上，变换透镜将该种子激光透射出耦合系统。

所述注入锁频伺服系统包括：压电陶瓷、红外探测器和电学伺服系统；

压电陶瓷的驱动端作为注入锁频伺服系统的驱动端，压电陶瓷的驱动信号输入端连接电学伺服系统的驱动信号输出端，红外探测器用于探测第三2μm全反镜透射出的种子激光的谐振强度，红外探测器的电信号输出端连接电学伺服系统的电信号输入端，电学伺服系统的控制信号输出端作为注入锁频伺服系统的控制信号输出端。