[发明专利]一种高效率中远红外激光装置

说明书

本发明提供一种高效率中远红外激光装置，包括：依次设置的高功率偏振激光器，光束整形模块，输入镜，中红外变频晶体，输出镜；所述输入镜镀有对于基频激光具有高透过率、对于目标波长变频激光高反射率的膜；输出镜镀有对于基频激光具有高反射率、对于目标波长变频激光预设透过率的膜；高功率偏振激光器输出的偏振激光经光束整形模块整形后，经过输入镜入射到中红外变频晶体上；输入镜和输出镜形成光参量激光谐振腔镜，并输出目标波长变频激光。该装置采用Tm:YAG晶体，通过精密匹配高功率偏振激光器中两个偏振态激光增益与损耗关系，实现高功率偏振激光输出，直接泵浦ZGP晶体，高效且高可靠性的实现中远红外激光的输出。

技术领域

本发明涉及一种高功率固体激光器，特别涉及一种高效率中远红外激光 装置。

背景技术

中远红外激光源在国防、材料加工、医疗和探测领域有广泛的应用价值。 目前，获得高效率的中红外激光源的优选技术方案是通过ZnGeP₂(ZGP)晶 体变频产生中红外激光，所述变频是指通过光参量振荡器(OPO)的方式实 现。而ZGP晶体仅能采用2μm以上的激光进行泵浦，通常采用790nm LD 泵浦Tm:YLF晶体产生1.9μm线偏振光，再泵浦Ho:YAG晶体产生2.07μm 激光，之后通过光参量变频过程，产生中红外激光。但是其物理过程多，导 致获得中远红外激光的效率不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效率中远红外激光装置，该装置采用780波 段的激光二极管泵浦Tm:YAG激光增益介质产生2μm波段的基频激光后， 通过外腔光参量过程，获得目标波长的变频激光输出。

根据本发明的第一方面，提供了一种高效率中远红外激光装置，包括：

依次沿光路设置的高功率偏振激光器、光束整形模块、输入镜、中红外 变频晶体以及输出镜；所述输入镜镀有对于基频激光高透过率且对于目标波 长变频激光高反射率的膜；所述输出镜镀有对于基频激光高反射率且对于目 标波长变频激光预设透过率的膜；所述高功率偏振激光器输出的基频激光经 光束整形模块整形后，经由所述输入镜入射到所述中红外变频晶体上；所述 输入镜和所述输出镜为光参量激光谐振腔的腔镜；所述输出镜用于输出在所 述光参量激光谐振腔内振荡的目标波长的变频激光。

可选的，所述中红外变频晶体为ZGP晶体，所述目标波长变频激光为2 μm～14μm波段的激光，所述基频激光为s偏振激光或p偏振激光；。

可选的，高功率偏振激光器包括：高反镜、激光增益模块、偏振片、s 光输出镜和p光输出镜；其中，所述高反镜上镀有对s偏振激光和p偏振激 光高反射率的膜；与所述s光输出镜形成第一谐振腔；与所述p光输出镜形 成第二谐振腔；s光输出镜位于所述偏振片的反射光光路上；所述p光输出 镜位于所述偏振片的透射光光路上；其中,所述s光输出镜和所述p光输出镜 中的一个用于作为所述高功率偏振激光器输出所述基频激光的输出镜；其中， s光输出镜对s偏振激光的透过率和p光输出镜对p偏振激光的透过率匹配， 以实现s偏振激光的增益和损耗与p偏振激光的增益和损耗的匹配。

可选的，激光增益模块包括泵源、激光增益介质和散热装置，其中，所 述泵源为端泵泵源或者侧泵泵源，采用780波段的激光二极管，对所述激光 增益介质进行泵浦；所述激光增益介质采用Tm：YAG晶体；所述散热装置 与所述激光增益介质的侧面接触，用于为所述激光增益介质散热。

可选的，基频激光为2μm波段的激光。

可选的，s光输出镜对s偏振激光的透过率和p光输出镜对p偏振激光 的透过率匹配，包括：所述s光输出镜对于s偏振激光的透过率为0.5％～10％， 相应的，所述的p光输出镜对于p偏振激光透过率为4％～20％；此时，高功 率偏振激光器输出的基频激光为p偏振激光；或者所述s光输出镜对于s偏 振激光透过率为4％～20％，相应的，所述p光输出镜对于p偏振激光透过率 为0.5％～10％；此时，高功率偏振激光器输出的基频激光为s偏振激光。