專利名稱：Ld泵浦透明陶瓷梯度材料組分調(diào)諧激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)可調(diào)諧激光器，特別是一種LD泵浦Nd離子摻雜的YAG-YSAG 或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料組分調(diào)諧激光器，該可調(diào)諧激光器可以廣泛應(yīng)用于光通訊、 醫(yī)學(xué)、光雷達(dá)、遙感、紅外高分辨率以及激光技術(shù)、基礎(chǔ)科學(xué)等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
可調(diào)諧激光在光譜學(xué)、醫(yī)學(xué)、測量、通訊以及光電對抗等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，傳 統(tǒng)上，可調(diào)諧激光器主要采用燃料激光及參量激光。近年來，由于新型固體激光介質(zhì)的不斷 出現(xiàn)，采用二極管激光泵浦的全固態(tài)可調(diào)諧激光越來越受到重視，并在效率結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性能 以及使用壽命等方面表現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。固體激光晶體的可調(diào)諧性能來源于摻雜離子的光學(xué)激活電子和基質(zhì)晶體晶格之 間的相互作用。對于可調(diào)諧固體激光其的研究一般集中于過渡金屬的活性離子，如Cr3+和 Ti4+，具有寬闊的調(diào)諧范圍。對于稀土離子來說，它們的調(diào)諧范圍會更窄一點。這些應(yīng)用材 料是以較寬的熒光光譜為特征的。目前應(yīng)用最廣泛的可調(diào)諧激光器是摻鈦的藍(lán)寶石晶體激 光器，這種激光器的不足在于缺少波長能夠匹配其吸收帶寬的二極管激光器，因此不能實 現(xiàn)直接泵浦的高效率結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料作為激光介質(zhì)，利用LD作為 泵浦源，通過材料在諧振腔內(nèi)的移動實現(xiàn)，激光波長的調(diào)整。其原理是通過連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)的 改變Nd離子周圍的晶格場，實現(xiàn)Nd離子熒光光譜的移動，進(jìn)而實現(xiàn)激光的調(diào)諧，這與目前 可調(diào)諧激光器所采用的選擇寬的熒光光譜的激光材料實現(xiàn)激光調(diào)諧的原理是不同的。選擇 透明陶瓷梯度材料作為激光介質(zhì)是以前采用單晶材料作為介質(zhì)的全固態(tài)可調(diào)諧激光器無 法實現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的內(nèi)容是提供一種LD泵浦Nd離子摻雜的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷 梯度材料組分調(diào)諧激光器，獲得Nd離子“4F3/2 — 4I972 ”通道940nm新波段(如水蒸氣吸收 波長944. Inm)的激光輸出，激光輸出波長在0. 932 0. 946 μ m波段甚至更寬的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下—種LD泵浦透明陶瓷梯度材料組分調(diào)諧激光器，其特征在于采用稀土離子摻雜 的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料作為激光介質(zhì)，利用LD作為泵浦源，通過材料在 諧振腔內(nèi)的移動實現(xiàn)，激光波長的調(diào)整。由泵浦源、機(jī)械移動裝置、透明陶瓷梯度材料、輸出 鏡以及熱沉組成。由透明陶瓷梯度材料和輸出鏡共同組成諧振腔，泵浦源為LD泵浦光源。所述的透明陶瓷梯度材料的組分為Nd離子摻雜的YAG-YSAG或YAG-GGG，通過成 型、燒結(jié)制備的具有較高透明性的梯度材料。所述的激光器通過機(jī)械移動裝置的運動帶動Nd離子摻雜的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料在諧振腔內(nèi)的移動，實現(xiàn)激光器的調(diào)諧。我們發(fā)現(xiàn)，在Nd:YAG透明陶瓷材料的基礎(chǔ)上通過摻雜其他離子，比如GcUGajc離 子可以實現(xiàn)Nd離子發(fā)光光譜的移動，移動的范圍在0. 932 0. 946 μ m波段，這樣就可以通 過調(diào)整材料組成實現(xiàn)激光輸出波長的調(diào)諧(組分調(diào)諧)。這種材料通過陶瓷制備的方法可以制備成梯度材料，通過梯度材料在諧振腔中的 緩慢且穩(wěn)定的移動實現(xiàn)對激光波長調(diào)諧的目的。Nd離子摻雜的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料作為激光介質(zhì)可以實現(xiàn)在 0. 932 0. 946 μ m波段的波長輸出。


圖1為LD泵浦Nd離子摻雜的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料組分調(diào)諧 激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式先請參閱圖1，圖1為本發(fā)明LD泵浦Nd離子摻雜的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷 梯度材料組分調(diào)諧激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，本發(fā)明LD泵浦Nd離子摻雜的YAG-YSAG 或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料組分調(diào)諧激光器，由泵浦源(1)、機(jī)械移動裝置( 、透明陶瓷 梯度材料(3)、輸出鏡以及熱沉(5)組成。所述的Nd離子摻雜的YAG-YSAG或YAG-GGG 透明陶瓷梯度材料緊貼在所述的熱沉(4)上，中間還有一銦箔連接，以保障導(dǎo)熱良好。所述 的透明陶瓷梯度材料C3)和輸出鏡(4)共同組成諧振腔，泵浦源為LD泵浦光源。激光束經(jīng) 過諧振腔放大后，通過輸出鏡4，射出激光器外。通過梯度材料在諧振腔中的緩慢且穩(wěn)定的移動實現(xiàn)對激光波長調(diào)諧的目的，調(diào)諧 范圍在0. 932 0. 946 μ m波段。實施例1所述的泵浦源采用InAsfe材質(zhì)的LD激光器，所述的透明陶瓷梯度材料為 YAG-YSAG透明陶瓷梯度材料，試驗裝置如圖1所示.圖中(1)為泵浦源、(2)為機(jī)械移動裝 置、(3)為透明陶瓷梯度材料、(4)為輸出鏡以及(5)為熱沉組成，在透明陶瓷梯度材料(3) 輸入面為808nm增透膜，940nm高反膜、1064nm增透膜(透過率大于30%)。對應(yīng)的一面鍍 808nm、940nm、1064nm增透膜。輸出鏡(4)是對940nm透過率為9%、對1064nm透過率大于 50%的平凹鏡。腔長為30mm。熱沉的循環(huán)水溫度為5°C。實施例2所述的泵浦源采用InAsfe的LD激光器，所述的透明陶瓷梯度材料為YAG-GGG透 明陶瓷梯度材料，試驗裝置如圖1所示圖中⑴為泵浦源、⑵為機(jī)械移動裝置、⑶為透 明陶瓷梯度材料、(4)為輸出鏡以及( 為熱沉組成，在透明陶瓷梯度材料C3)輸入面為 808nm增透膜，940nm高反膜、1064nm增透膜(透過率大于40%)。對應(yīng)的一面鍍808nm、 940nm、1064nm增透膜。輸出鏡(4)是對940nm透過率為6%、對1064nm透過率大于50%的 平凹鏡。腔長為50mm。熱沉的循環(huán)水溫度為10°C。權(quán)利要求
1.一種LD泵浦透明陶瓷梯度材料組分調(diào)諧激光器，其特征在于，采用稀土離子摻雜的 YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料作為激光介質(zhì)，利用LD作為泵浦源，通過材料在諧 振腔內(nèi)的移動實現(xiàn)，激光波長的調(diào)整。由泵浦源(1)、機(jī)械移動裝置O)、透明陶瓷梯度材料 (3)、輸出鏡以及熱沉( 組成。由透明陶瓷梯度材料C3)和輸出鏡(4)共同組成諧振 腔，泵浦源為LD泵浦光源。
2.按權(quán)利要求1所述的一種LD泵浦透明陶瓷梯度材料組分調(diào)諧激光器，其特征在于， 所述的透明陶瓷梯度材料的組分為Nd離子摻雜的YAG-YSAG或YAG-GGG，通過成型、燒結(jié)制 備的具有較高透明性的梯度材料。
3.按權(quán)利要求1所述的一種LD泵浦透明陶瓷梯度材料組分調(diào)諧激光器，其特征在于， 所述的激光器通過機(jī)械移動裝置( 的運動帶動Nd離子摻雜的YAG-YSAG或YAG-GGG透明 陶瓷梯度材料在諧振腔內(nèi)的移動，實現(xiàn)激光器的調(diào)諧。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LD泵浦透明陶瓷梯度材料組分調(diào)諧激光器，特別是一種LD泵浦Nd離子摻雜的YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料組分調(diào)諧激光器，采用YAG-YSAG或YAG-GGG透明陶瓷梯度材料作為激光介質(zhì)，利用LD作為泵浦源，通過材料在諧振腔內(nèi)的移動實現(xiàn)，激光波長的調(diào)整。其原理是通過連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)的改變Nd離子周圍的晶格場，實現(xiàn)Nd離子熒光光譜的移動，進(jìn)而實現(xiàn)激光的調(diào)諧。
文檔編號H01S3/102GK102055130SQ20091019839
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者馮濤, 施劍林, 蔣丹宇 申請人:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所