[发明专利]一种多种横模的高功率中红外激光产生装置及产生方法

权利要求书

1.一种多种横模的高功率中红外激光产生装置，包括用于提供水平方向激光的泵浦源(1)，其特征在于，还包括沿着激光方向同轴布置的第一平凸镜(2)、第二平凸镜(3)、锥透镜(4)、第三平凸镜(5)、输入耦合镜(7)、激光增益介质(8)、输出耦合镜(11)；

第一平凸镜(2)用于将泵浦源(1)产生的激光准直聚焦到第二平凸镜(3)上；

第二平凸镜(3)用于将经过第一平凸镜(2)聚焦的光束准直聚焦到锥透镜(4)上，经过锥透镜(4)产生的贝塞尔环形光束经过第三平凸镜(5)后聚焦到由输入耦合镜(7)和输出耦合镜(11)构成的激光谐振腔内，经过激光增益介质(8)的激光产生粒子数反转，在输入耦合镜(7)和输出耦合镜(11)之间来回振荡，部分激光通过输出耦合镜(11)输出获得高功率中红外激光；

所述的激光增益介质(8)与一维精密电动位移台A(9)固定，一维精密电动位移台A(9)能够沿着激光传播轴线移动。

2.根据权利要求1所述的一种多种横模的高功率中红外激光产生装置，其特征在于，泵浦源(1)为1940nm单模光纤输出的光纤激光器或者单模光纤耦合的半导体激光器，输出波长与激光增益介质(8)的吸收波长匹配，其平均输出功率在0-400W之间。

3.根据权利要求1所述的一种多种横模的高功率中红外激光产生装置，其特征在于，激光增益介质(8)的基质为掺杂Ho³⁺离子的YAG或Y₂O₃或Lu₂O₃的单晶或陶瓷，其中Ho³⁺离子的掺杂浓度在0.2-10％之间，其晶体沿着光传播方向的长度在2-15mm之间。

4.根据权利要求1所述的一种多种横模的高功率中红外激光产生装置，其特征在于，第一平凸镜(2)和第二平凸镜(3)通过镜架固定，构成光束扩束装置(12)，所述第一平凸镜(2)与第二平凸镜(3)之间的距离通过螺纹装置调节，其之间的距离为第一平凸镜(2)和第二平凸镜(3)的焦距之和。

5.根据权利要求1所述的一种多种横模的高功率中红外激光产生装置，其特征在于，第三平凸镜(5)与一维精密电动位移台B(6)固定，一维精密电动位移台B(6)能够沿着激光传播轴线移动。

6.根据权利要求1所述的一种多种横模的高功率中红外激光产生装置，其特征在于，锥透镜(4)是一种圆锥棱镜，在1900-2100nm之间透过率大于96％。

7.根据权利要求1所述的一种多种横模的高功率中红外激光产生装置，其特征在于，所述激光谐振腔是平平腔形，输入耦合镜(7)和输出耦合镜(11)均为平面镜，输入耦合镜(7)镀有双色膜层，在1900-1960nm之间透过率大于96％，在1980-2150nm之间反射率大于99.6％，输出耦合镜(11)镀有单模层，在1960-2200nm之间的透过率在2-15％的之间。

8.根据权利要求1所述的一种多种横模的高功率中红外激光产生装置，其特征在于，还包括放置于激光增益介质(8)和输出耦合镜(11)之间任意位置的手性选择元件及调谐装置(10)，手性选择元件及调谐装置(10)包括底座(101)、支架(102)、旋转电机(103)、元件固定装置(104)和手性选择元件(105)，支架(102)的底端固定设置在底座(101)上，支架(102)的顶端与旋转电机(103)的底端固定，元件固定装置(104)沿旋转电机(103)的转轴方向与转轴固定，手性选择元件(105)由元件固定装置(104)固定；所述的手性选择元件(105)为带有双折射特性的滤波片或透明介质薄片，为SiO₂，YAG或CaF₂薄片，手性选择元件(105)的厚度在0.5-1mm之间，其与激光传播方向的倾斜角度θ的调节范围在-90-90度之间。