[发明专利]薄片型半导体激光泵浦碱金属激光系统

权利要求书

1.一种薄片型半导体激光泵浦碱金属激光系统,包括泵浦光线宽压窄系统、泵浦光束匀化准直系统、碱金属蒸气腔、碱金属蒸气温度控制系统、泵浦光反射系统和激光器谐振腔,其特征在于：在薄片型半导体激光泵浦碱金属激光器DPAL中，半导体激光光源1经过泵浦光线宽压窄系统，采用布拉格体光栅(2)将半导体激光谱线宽度压窄至蒸气腔内碱金属原子吸收线宽的量级，实现两者线宽的匹配，半导体激光通过泵浦光束匀化准直系统耦合进入充有碱金属介质和缓冲气体的碱金属蒸气腔，泵浦光束匀化准直系统匀化泵浦光的空间光强；泵浦光反射系统将未被吸收的泵浦光多次反射回碱金属蒸气腔，碱金属蒸气温度控制系统紧挨碱金属蒸气腔后端面，采用平面、大面积的温控方式加快轴向方向的热传递，减小蒸气腔横向方向的温度梯度分布，激光在激光器谐振腔内振荡输出激光。

2.如权利要求1所述的薄片型半导体激光泵浦碱金属激光系统，其特征在于：碱金属蒸气腔(7)的蒸气介质在轴向方向的厚度小于1厘米。

3.如权利要求1所述的薄片型半导体激光泵浦碱金属激光系统，其特征在于：碱金属蒸气腔内充入增益介质和缓冲气体，所述的增益介质为碱金属蒸气介质，缓冲气体包括氦气、甲烷、乙烷或者为上述气体的混合气体。

4.如权利要求1所述的薄片型半导体激光泵浦碱金属激光系统，其特征在于：泵浦光线宽压窄系统为平面全息光栅或布拉格体光栅，它包括半导体激光光源(1)和布拉格体光栅(2)。

5.如权利要求1所述的薄片型半导体激光泵浦碱金属激光系统，其特征在于：泵浦光束匀化准直系统为透镜和匀化导光管的组合，它包括：位于布拉格体光栅(2)与导光管匀化器(4)之间的发散角控制光学透镜组(3)、位于导光管匀化器(4)下方管端与偏光立方体分光镜(6)之间的望远光学透镜组(5)，其中，发散角控制光学透镜组(3)由轴向平行的柱面透镜组构成。

6.如权利要求1所述的薄片型半导体激光泵浦碱金属激光系统，其特征在于：碱金属蒸气温度控制系统由TEC温度控制器(8)及其控制电路组成，TEC温度控制器(8)紧贴于碱金属蒸气管腔(7)管端的A端面，以实现精细的温控，其中TEC温控器的温控面积不小于泵浦光投影在蒸气管腔(7)的A端面上的面积。

7.如权利要求1所述的薄片型半导体激光泵浦碱金属激光系统，其特征在于：泵浦光反射系统由碱金属蒸气腔(7)管端A端面所镀的反射膜层构成，或为反射膜层、反射镜、折叠镜和反射镜的组合。

8.如权利要求1所述的薄片型半导体激光泵浦碱金属激光系统，其特征在于：激光器谐振腔由位于碱金属蒸气腔(7)管端A与通过偏光立方体分光镜(6)激光器谐振腔输出镜(9)之间的空间构成，激光在谐振腔内振荡并从谐振腔输出镜(9)方向输出。

9.如权利要求1所述的薄片型半导体激光泵浦碱金属激光系统，其特征在于：薄片型半导体激光泵浦碱金属激光系统包括同一垂直在水平光轴上依次排布的半导体激光光源(1)、布拉格体光栅(2)、发散角控制光学透镜组(3)、导光管匀化器(4)、望远光学透镜组(5)和偏光立方体分光镜(6)，以及沿水平光轴分布在偏光立方体分光镜(6)两边紧挨碱金属蒸气腔(7)的后端面的TEC温控器(8)和激光器谐振腔输出镜(9)，半导体激光光源(1)发出的泵浦光依次经过布拉格体光栅(2)、发散角控制光学透镜组(3)、导光管匀化器(4)、望远光学透镜组(5)后经偏光立方体分光镜(6)的45度斜面角反射,从碱金属蒸气腔(7)的B端面进入碱金属蒸气腔7,未被完全吸收的泵浦光在碱金属蒸气腔7蒸气腔后端面高反射膜的作用下再次进入碱金属蒸气腔(7)，对泵浦光进行二次吸收。

10.如权利要求9所述的薄片型半导体激光泵浦碱金属激光系统，其特征在于：来自半导体激光光源(1)的泵浦光轴向通过布拉格体光栅(2)和发散角控制光学透镜组(3)，经过导光管匀化器(4)后在空间上的光强均匀分布，通过望远光学透镜组(5)下方的偏光立方体分光镜(6)将泵浦光反射进入碱金属蒸气腔(7)的金属蒸气管腔，实现对碱金属蒸气腔(7)腔体内增益介质的均匀泵浦。