[发明专利]一种Er:YAG单频固体激光器系统

说明书

本发明公开了一种提升Er:YAG单频固体激光器能量与效率的方法与系统，属于激光技术领域。为了减少热透镜效应及上能级效应对激光输出的影响，低掺杂浓度的Er:YAG晶体或陶瓷成为增益介质的首选。但由于其掺杂浓度低，为实现大功率大能量的单频激光输出，通常需要单频种子激光注入到调Q脉冲从动激光器以及一个甚至多个放大器组成。本发明公开了一种提升Er:YAG单频固体激光器能量与效率的系统，通过种子注入方式即可得到大能量的单频激光输出。本发明不但可以解决大能量单频激光输出采用大功率泵浦源并提高增益介质的掺杂浓度导致输出效率低下的问题，同时避免了过多的放大结构而导致的复杂系统，便于实现小型化大能量的单频激光输出。

技术领域

本发明属于激光技术领域，涉及一种Er:YAG单频固体激光器系统，实现高能量、高效率的激光输出。

背景技术

1.6μm波段的激光是人眼安全的激光，且处于大气窗口(1.5～1.8μm和2～2.4μm)，能够满足激光雷达对较高大气透过率的要求。从器件成熟度的角度考虑，1.6μm属于通信波段，可以直接使用通信波段各类成熟的器件，包括响应度高的探测器和易于小型化的光纤器件，因此1.6μm的激光雷达易于实现小型化。从特殊气体分子吸收的角度考虑，CH4气体在1.6μm波段有丰富的吸收峰，因此1.6μm激光器可以用于CH4差分吸收激光雷达，实现CH4气体的快速、实时探测。1.6μm恰好处于掺Er材料的受激辐射波段范围，近年来利用掺Er增益介质所研制的激光器被广泛地应用于空间光通讯、激光测风雷达、激光成像雷达、差分吸收雷达等方面。常用的掺Er增益介质有Er:YAG晶体、Er:YAG陶瓷以及Er玻璃等。

为了减少热透镜效应及上能级效应对激光输出的影响，掺杂浓度为0.2at％到0.5at％的Er:YAG晶体或陶瓷等成为增益介质的首选。但由于其掺杂浓度低，输出效率难以提升。为了实现大功率大能量的单频激光输出，现有的激光器系统通常采用两种方式：第一种是采用大功率泵浦源并提高增益介质的掺杂浓度，采用这种方式通常会给温控系统带来较大的负荷，并且随着增益介质掺杂浓度的提高，热透镜效应及上能级转换效应的影响也会增大，所以激光器系统整体输出效率也会随之下降；第二种是采用激光功率放大技术，这种方案往往需要一个单频种子激光器、一个脉冲从动激光器以及一个放大器，系统组成复杂，为了得到更高的功率或能量输出甚至需要两个或多个放大器，增加了系统的体积。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种Er:YAG单频固体激光器系统，能够实现大功率大能量的高效率单频激光输出，并且系统简单、体积小。

本发明的一种Er:YAG单频固体激光器系统，包括单频连续种子激光器、脉冲从动激光器、探测器和可编程逻辑控制模块，所述脉冲从动激光器包括两台以上的泵浦源以及与泵浦源个数相同的Er:YAG增益介质；所述泵浦源分别对Er:YAG增益介质进行端面谐振泵浦；所述Er:YAG增益介质掺杂浓度为0.2at.％到0.5at.％；所述脉冲从动激光器的谐振腔为环形腔。

其中，所述泵浦源个数为2，所述泵浦源分别为1532nm的光纤激光器及1470nm的半导体激光器。

其中，所述单频种子激光器为1.6μm单频固体激光器。

其中，所述脉冲从动激光器还包括耦合透镜组，用于耦合两台泵浦源的泵浦激光光斑模式以及种子激光器的激光光斑模式。

其中，所述环形腔为8字型腔或矩形腔。

其中，所述Er:YAG增益介质为Er:YAG晶体或Er:YAG陶瓷。

有益效果：