[发明专利]测量激光增益晶体内能量传输上转换热负荷的装置及方法

说明书

本发明公开一种测量激光增益晶体内能量传输上转换热负荷的装置及方法。该方法包括：通过多次重复增加泵浦功率，功率计获取多组单频激光器的出光阈值；根据各泵浦阈值，得到出光泵浦平均阈值；获取单频激光器的腔型参数；确定单频激光器内部的激光增益晶体子午面的热透镜焦距和弧矢面的热透镜焦距；根据子午面的热透镜焦距、弧矢面的热透镜焦距和腔型参数，得到激光增益晶体在子午面的输出矩阵和在弧矢面的输出矩阵；根据激光增益晶体在子午面的输出矩阵、在弧矢面的输出矩阵和出光泵浦平均阈值，得到出光阈值对应的出光前热负荷；根据出光前热负荷，得到出光前能量传输上转换热负荷。本发明的方法不仅操作简单，而且测量热负荷的结果精度高。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种测量激光增益晶体内能量传输上转换热负荷的装置及方法。

背景技术

单频1342nm激光作为一种重要的激光光源被广泛应用于光纤传感、光纤通信、激光医疗等领域。其倍频光671nm红光激光器被广泛应用于高精度激光光谱和超冷原子，激光医疗以及OPO和可调谐泵浦源等领域。随着科学技术的不断发展，例如对于量子纠缠及量子通信领域，性能优良且更高功率输出的1342/671nm激光可以产生更好的信噪比以及纠缠度。高功率高输出性能的1342/671nm激光器一直是研究者研究的目标。但是激光增益晶体的热效应较1064nm激光器非常的严重，严重限制了振荡光和倍频光的功率的进一步提升。热透镜中的热负荷是研究和衡量激光增益晶体热效应的一个重要指标，为了获得高功率输出的单频1342/671nm激光输出功率，进一步合理的优化设计激光谐振腔，需要研究激光增益介质的热负荷在激光输出前后的大小情况。

传统的研究ETU效应对激光增益晶体处的热负荷及激光输出功率的影响程度主要集中在理论研究和探针光探针技术。理论研究部分是基于速率方程的基础上，进一步加入ETU的部分，按照ETU热负荷定义进行研究。该方法需要较复杂的理论计算及推导。而探针光法是将整形的探针光通过具有热透镜效应的增益介质，通过测量光谱分布情况研究ETU的光谱分布情况及热透镜值大小。其中通过探针光技术观察光谱分布情况会受探测器精度影响较大而影响最终结果，通过探针光技术观察热透镜变化情况方法的优点是直观，但需要额外引入一束光，且测量精度非常低，不能准确反映晶体热效应的严重程度。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量激光增益晶体内能量传输上转换热负荷的装置及方法，不仅操作简单，而且结果精度高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种测量激光增益晶体内能量传输上转换热负荷的装置，包括：单频激光器和功率计，所述单频激光器输出的振荡光注入到所述功率计中，通过所述功率计观察激光器的出光情况。

可选的，所述单频激光器包括激光增益晶体。

可选的，所述激光增益晶体采用Nd:YVO₄晶体。

可选的，所述单频激光器的光学谐振腔为驻波腔或行波腔。

一种测量激光增益晶体内能量传输上转换热负荷的方法，所述方法采用测量激光增益晶体内能量传输上转换热负荷的装置，包括以下步骤：

多次重复增加泵浦功率，获取多组单频激光器的出光阈值；

根据各所述泵浦阈值，得到出光泵浦平均阈值；

获取所述单频激光器的腔型参数；

根据所述泵浦平均阈值和所述腔型参数，代入子午面和弧矢面的热透镜焦距公式得到单频激光器内部的激光增益晶体子午面和弧矢面的热透镜焦距；

根据所述子午面的热透镜焦距、所述弧矢面的热透镜焦距和所述腔型参数，得到所述激光增益晶体在子午面的输出矩阵和所述激光增益晶体在弧矢面的输出矩阵；