[发明专利]一种全泵浦范围零生热的固体激光器

说明书

本发明公开一种全泵浦范围零生热的固体激光器，包括：泵浦光源对增益晶体进行泵浦，产生激光，激光入射到第一平面反射镜，经过第一平面镜反射后再经过损耗调制模块调制，调制后的激光入射到第二平面反射镜，经过第二平面反射镜反射后回到增益晶体，被增益晶体增益后再反射到第一平面反射镜，形成环形谐振腔；增益晶体反射激光的方向和其出射激光的方向相同；光隔离器放置在上述光路中的任意位置，用于确保激光在所述环形谐振腔中单向传输；当注入功率达到阈值时，增益晶体开始生热，当达到零生热点时，损耗调制模块同步调整环形谐振腔内损耗，使得增益晶体的生热点一直处在零的状态。本发明实现了全泵浦功率密度范围内激光介质的零生热。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，更具体地，涉及一种全泵浦范围零生热的固体激光器。

背景技术

固体激光器在运行过程中由于量子亏损的存在会产生大量的废热，使得增益介质温度升高，热应力增大，最终导致输出激光光束质量降低，最大输出功率密度受到限制。随着激光功率的不断增大，解决激光器产热问题也越来越受到重视。从激光器结构和散热方式入手，出现了碟片激光器，板条激光器，光纤激光器等，它们独特的结构提升了激光增益介质的散热能力，有效地降低了热效应对激光器运行特性的影响。目前已经可以获得10千瓦以上多模激光功率的输出，但是高功率基模运行的条件下，热效应依然存在。如何进一步的降低固体激光增益介质的热效应，成为主要的研究课题。

同带泵浦技术的出现为降低固体激光器的热效应提供了一个新的而且有效的途径，其中利用反斯托克斯荧光制冷效应，使激光自发辐射过程中的荧光效应对受激辐射时产生的热量进行补偿。可以实现更为有效的降低固体激光介质的生热率。其工作原理在于泵浦光的波长大于自发辐射荧光的波长，而小于受激发射激光的波长，因此，通过有效的设计使得泵浦光的量子效率η_P，激光提取比例η_L，辐射跃迁效率η_R之间相互平衡可以实现激光增益介质不生热的效果，即激光器的产热恒为零。然而，要在这个工作点的运行条件非常苛刻，并且对于一台激光器，有且仅有一个工作点可以实现零生热的要求，无法满足工业、测量等实际的需求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有零生热固态激光器，有且仅有一个工作点可以实现零生热，无法满足工业、测量等实际的需求的技术问题。为实现上述目的，本发明提供一种全泵浦范围零生热的固体激光器，包括：激光增益模块，第一平面反射镜，第二平面反射镜，损耗调制模块，光隔离器；

所述激光增益模块包括增益晶体和泵浦光源；

所述泵浦光源对增益晶体进行泵浦，产生激光，所述激光入射到第一平面反射镜，经过第一平面镜反射后再经过损耗调制模块调制，调制后的部分激光入射到第二平面反射镜，经过第二平面反射镜反射后回到增益晶体，被增益晶体增益后再反射到第一平面反射镜，形成环形谐振腔；所述增益晶体反射激光的方向和其出射激光的方向相同；所述光隔离器放置在上述光路中的任意位置，用于确保激光在所述环形谐振腔中单向传输；

当所述损耗调制模块不被施加驱动信号时，光路被完全封闭在所述环形谐振腔，无激光输出；当所述损耗调制模块被施加驱动信号时，所述损耗调制模块开始调制所述环形谐振腔内的损耗，并将部分激光导出环形谐振腔外，形成激光输出；注入功率从零开始不断增加，在达到激光增益晶体阈值之前，损耗调制模块的调制损耗为零，增益晶体仅有自发辐射的荧光输出；当注入功率达到阈值时，由于激光振荡形成，受激辐射开始产生热量，逐渐平衡自发辐射吸收的热量，当达到零生热点时，损耗调制模块将配合注入功率的不断增加，同步调整环形谐振腔内损耗，使得增益晶体的生热点一直处在零的状态。

可选地，所述损耗调制模块包括：声光晶体和驱动电源；经第一反射镜反射后的激光入射到声光晶体，然后从声光晶体出射后入射到第二反射镜；所述驱动电源用于为声光晶体提供驱动信号。