反射鏡9，從所述激光器二 20輸出的激光經所述激光反射鏡9的反射進入激光器一 10的激光晶體5中。
[0031]所述抽運源I為激光二極管陣列或尾纖輸出的激光二極管，其中心波長為1.15μπι，在所述激光器一 10中，所述激光晶體5的表面鍍有1.15μ??、2.Ιμ??和2.9μπι激光高透膜，所述后腔鏡4和前腔鏡6的制作材料為YAG(釔鋁石榴石)，均為平平鏡，所述后腔鏡4表面鍍有
1.15μπι激光高透膜和2.9μπι激光高反膜，所述前腔鏡6對鍍有2.1ym激光高透膜，能夠保證激光器一10的正向抽運，在所述激光器二20中，所述激光晶體5的表面鍍有1.15μηι和2.9μηι激光高透膜，所述后腔鏡4和前腔鏡6的制作材料為YAG(釔鋁石榴石)，均為平平鏡，所述后腔鏡4的表面鍍有1.15μπι激光高透膜和2.Ιμπι激光高反膜，則激光器二20輸出的波長為2.Ιμπι的激光被導入激光器一 10并作為反向抽運光，可保證激光器二 20的反向抽運，這樣可以使粒子停留在下能級的時間大幅縮短，更容易實現3μπι激光的粒子數反轉，通過所述激光器一10和激光器二 20的“雙向抽運”能夠實現高效率、高質量的3μπι波段中紅外激光輸出。
[0032]所述激光反射鏡9設置為平平鏡，作為優選，所述激光反射鏡9與激光器一10中的激光晶體5呈45°夾角設置，所述激光器一 10輸出的激光與激光器二20輸出的激光垂直，所述激光反射鏡9可將從所述激光器二 20輸出的激光反射到所述激光器一 10的激光晶體5中，同時又不影響激光器一 10中的后腔鏡4和前腔鏡6組成的諧振腔內的激光振蕩。
[0033]所述激光晶體5設置為板條或塊狀結構，長度為10mm-30mm，寬度為3mm，厚度為lmm-1.2mm，所述激光晶體5的晶體基質設置為氟化物或過氧化物，在本實施例中，所述激光晶體5的晶體基質為氟化物，采用聲子能量低、負折射率的氟化物為激光晶體基質，有利于提高3μπι激光的轉換效率，所述激光晶體5設置為摻鈥激光晶體或摻鏑激光晶體，在本實施例中，所述激光晶體5為摻鈥激光晶體，進一步提高了3μπι激光的轉換效率。
[0034]如圖3所示，一種中紅外固體激光器的工作原理及過程如下:
[0035]圖3是雙向抽運的原理圖，下面借助它說明一下雙向抽運技術的原理，所謂的“雙向抽運”是針對3μπι激光離子下能級壽命比上能級壽命長導致3μπι激光輸出困難的問題，采用兩束抽運光對激光介質進行抽運，其中抽運光一將粒子從基態抽運到激光上能級，稱為正向抽運;抽運光二的光子能量與激活離子下能級的能量基本相當，可以將激光下能級粒子抽運到基態，稱為反向抽運，這樣可以使粒子停留在下能級的時間大幅縮短，更容易實現3μπι激光的粒子數反轉，降低抽運閾值，并且使激光上能級的反轉粒子數可以更有效的轉換為中紅外激光輸出，同時降低了激光發射過程中無輻射躍迀產生的廢熱，另外，由于抽運光二在此過程中幾乎沒有消耗(也可能得到放大)，3μπι激光的整體轉換效率得到了提高，從而突破目前3μπι固體激光的技術瓶頸。
[0036]將上述雙向抽運技術運用到所述中紅外固體激光器中，如圖2所示，第一抽運光30為雙向抽運技術模型中的抽運光一，將粒子從基態5I8激發到上能級516，由第二抽運光40輸出的激光即為雙向抽運模型中的抽運光二，使粒子從下能級517迅速躍迀到基態518 (相當于“反向抽運”)，縮短粒子在下能級停留的時間，從而易于實現粒子數反轉，降低激光器的閾值，并且使能級5I6上的粒子能量更加有效地轉換為中紅外激光輸出，起到增強抽運光二的效果；另一方面，將在傳統抽運方式中下能級5I7與能級5I8間通過無輻射躍迀產生的廢熱轉換為抽運光二帶走，減少了激光介質中產生的熱量。
[0037]以上已將本發明做一詳細說明，以上所述，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能限定本發明實施范圍，即凡依本申請范圍所作均等變化與修飾，皆應仍屬本發明涵蓋范圍內。
【主權項】
1.一種中紅外固體激光器，包括激光器一，所述激光器一包括激光晶體、前腔鏡和后腔鏡，其特征在于:所述中紅外固體激光器還包括激光器二，所述激光器二和激光器一的結構相同，在所述激光器二中，所述激光晶體表面鍍有1.15μπι和2.9μπι激光高透膜，所述后腔鏡表面鍍有1.15μπι激光高透膜和2.Ιμπι激光高反膜，所述激光器一在后腔鏡和激光晶體之間設置有激光反射鏡，從所述激光器二輸出的激光經所述激光反射鏡的反射進入激光器一的激光晶體中。2.根據權利要求1所述的一種中紅外固體激光器，其特征在于:在所述激光器一中，所述激光晶體表面鍍有I.15μπι、2.Ιμπι和2.9μπι激光高透膜，所述后腔鏡表面鍍有1.15μπι激光高透膜和2.9μπι激光高反膜，所述前腔鏡表面鍍有2.1mi激光高透膜。3.根據權利要求1所述的一種中紅外固體激光器，其特征在于:所述激光晶體設置為板條或塊狀結構，長度為10mm-30mm，寬度為3mm，厚度為lmm-1.2mm。4.根據權利要求3所述的一種中紅外固體激光器，其特征在于:所述激光晶體的晶體基質設置為氟化物或過氧化物。5.根據權利要求4所述的一種中紅外固體激光器，其特征在于:所述激光晶體設置為摻鈥激光晶體或摻鏑激光晶體。6.根據權利要求1所述的一種中紅外固體激光器，其特征在于:所述前腔鏡、后腔鏡和激光反射鏡均為平平鏡。7.根據權利要求1所述的一種中紅外固體激光器，其特征在于:所述激光反射鏡與激光器一中的激光晶體呈45°夾角設置。8.根據權利要求1所述的一種中紅外固體激光器，其特征在于:所述激光晶體處設置有晶體冷卻上熱沉和晶體冷卻下熱沉，所述激光晶體設置在晶體冷卻上熱沉和晶體冷卻下熱沉之間，所述晶體冷卻上熱沉和晶體冷卻下熱沉均為紫銅材質制成，其內部通冷卻液冷卻。9.根據權利要求1所述的一種中紅外固體激光器，其特征在于:所述中紅外固體激光器的抽運源為激光二極管陣列或尾纖輸出的激光二極管，其中心波長為1.15μπι。10.—種利用權利要求1-9任意一項所述的中紅外固體激光器獲得3μπι波段中紅外激光的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)向所述激光器一和激光器二中輸入1.15μηι波長的抽運光； (2)在激光器一中，由于所述激光晶體表面鍍有I.15μπι、2.Ιμπι和2.9μπι激光高透膜，所述后腔鏡表面鍍有I.I5μι激光高透膜和2.9μπι激光高反膜，所述前腔鏡表面鍍有2.1ym激光高透膜，因此，1.15μπι抽運光從基態抽運到激光上能級，輸出2.9μπι激光； (3)在激光器二中，由于所述激光晶體表面鍍有1.15μπι和2.9μπι激光高透膜，所述后腔鏡表面鍍有I.15μπ?激光高透膜和2.Ιμπι激光高反膜，因此，激光器二輸出2.Ιμπι的激光，2.1μm的激光通過激光反射鏡被導入激光器一并作為反向抽運光； (4)通過激光器一和激光器二的“雙向抽運”，即可獲得3μπι波段中紅外激光。
【專利摘要】本發明涉及一種中紅外固體激光器及獲得3μm波段中紅外激光的方法，屬于全固態固體激光設備技術領域，包括激光器一，所述激光器一包括激光晶體、前腔鏡和后腔鏡，所述中紅外固體激光器還包括激光器二，所述激光器二和激光器一的結構相同，在所述激光器二中，所述激光晶體表面鍍有1.15μm和2.9μm激光高透膜，所述后腔鏡表面鍍有1.15μm激光高透膜和2.1μm激光高反膜，所述激光器一在后腔鏡和激光晶體之間設置有激光反射鏡，從所述激光器二輸出的激光經所述激光反射鏡的反射進入激光器一的激光晶體中，本發明運用“雙向抽運”的新技術路徑，能夠實現高效率、高質量的3μm波段中紅外激光輸出。
【IPC分類】H01S3/0941, H01S3/16
【公開號】CN105610042
【申請號】CN201610144955
【發明人】張帥一, 高鵬, 呂浩, 王霞
【申請人】青島科技大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月15日