1030nm全固態(tài)激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及全固體激光器，特別是一種1030nm全固態(tài)激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]在激光測距和激光雷達等領(lǐng)域中，人們對光電探測器的響應(yīng)度提出了更高的要求。而1030nm波長對硅基探測器的響應(yīng)度約是1064nm響應(yīng)度的2?3倍，使其在激光測距和激光雷達等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]現(xiàn)有的高功率1030nm全固態(tài)激光器，主要采用激光二極管泵浦的微片激光晶體進行多程、多級級聯(lián)放大。但其具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定度較差、光束質(zhì)量不高等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了克服上述先前技術(shù)的不足，提供一種1030nm全固態(tài)激光器，該激光器采用基于微片+平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，穩(wěn)定可靠，散熱良好，能夠獲得大功率輸出和光束質(zhì)量好等特點。激光波長為1030nm，重復(fù)頻率> 1KHZ，脈寬幾百皮秒，單脈沖能量>lmj，峰值功率可達到IMW以上，適于高精度激光測距和激光雷達應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0006]一種1030nm全固態(tài)激光器，特點在于其結(jié)構(gòu)包括基于微片結(jié)構(gòu)的亞納秒本振級，基于平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的放大級以及光束耦合系統(tǒng)，所述的基于微片結(jié)構(gòu)的亞納秒本振級依次包括帶尾纖輸出的中心波長940nm激光二極管、由兩個平凸透鏡的凸面相對構(gòu)成的聚焦耦合系統(tǒng)、Yb:YAG微片激光晶體、Cr4+:YAG調(diào)Q晶體和平面輸出鏡；所述的光束耦合系統(tǒng)依次包括1030nm45°平面全反鏡、準直透鏡、1030nm45°平面全反鏡和柱面聚焦透鏡；所述的基于平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的放大級依次包括激光二極管陣列、泵浦耦合鏡、第一平凹柱面反射鏡、Yb:YAG平面波導(dǎo)和第二平凹柱面反射鏡；所述的準直透鏡將本振級輸出的脈沖激光準直后由所述的柱面聚焦透鏡在快軸方向?qū)ζ溥M行壓縮耦合到所述的Yb:YAG平面波導(dǎo)內(nèi)，所述的平凹柱面反射鏡和平凹柱面反射鏡根據(jù)信號光在波導(dǎo)內(nèi)往返次數(shù)的不同，相互間的夾角為1°?2°，所述的激光二極管陣列輸出的泵浦光從所述的Yb:YAG平面波導(dǎo)的側(cè)面對激光進行泵浦放大。
[0007]所述的Yb:YAG微片激光晶體的摻雜濃度為8at%? 12at%，厚度為I?2mm，其一面鍍有940nm減反、1030nm高反的介質(zhì)膜，另一面鍍有1030nm減反介質(zhì)膜。
[0008]所述的Cr4+:YAG調(diào)Q晶體對1030nm激光的初始透過率為60%?80%。
[0009]所述的平面輸出鏡鍍有940nm高反、1030nm透過率為50%?70%的介質(zhì)膜。
[0010]所述的聚焦耦合系統(tǒng)的平凸透鏡鍍有940nm減反介質(zhì)膜。
[0011]所述的準直透鏡、柱面聚焦透鏡鍍有1030nm減反介質(zhì)膜。
[0012]所述的第一平凹柱面反射鏡和第二平凹柱面反射鏡鍍有1030nm減反介質(zhì)膜。
[0013]所述的Yb:YAG平面波導(dǎo)由摻雜濃度為2at%?5at%、尺寸為13mmX 6mmX 150um的Yb:YAG晶體和兩個未摻雜的尺寸均為13_X6_X Imm的藍寶石晶體上下鍵合而成。
[0014]所述的激光二極管陣列通過接近式直接耦合或泵浦耦合透鏡將泵浦光耦合進Yb:YAG平面波導(dǎo)中。
[0015]所述的激光二極管陣列發(fā)光中心波長為940nm或976nm。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)效果:
[0017]本發(fā)明采用帶尾纖輸出的中心波長940nm激光二極管端面泵浦Yb:YAG微片激光晶體，以Cr4+:YAG晶體被動調(diào)Q可以得到高重頻率的亞納秒窄脈寬1030nm信號光。其重復(fù)頻率> 1KHZ，脈寬幾百皮秒，光束質(zhì)量M2< 1.2。通過光束耦合系統(tǒng)將本振級輸出的信號光耦合到Y(jié)b:YAG平面波導(dǎo)中，可以得到IcnT1?2CHT1的小信號增益。在波導(dǎo)兩端通過平凹柱面反射鏡，使激光在波導(dǎo)內(nèi)多次往返放大，3?5次放大后其單脈沖能量可以放大到ImJ以上。
[0018]整個系統(tǒng)基于微片+平面波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)不需要多級級聯(lián)和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，穩(wěn)定可靠?？梢缘玫絀MW以上的高重頻亞納秒1030nm脈沖激光穩(wěn)定輸出，輸出光束具有良好的偏振特性和光束質(zhì)量。
[0019]本發(fā)明所涉及的激光器結(jié)構(gòu)簡單緊湊，穩(wěn)定可靠，波長為1030nm，重復(fù)頻率>1KHZ，脈寬幾百皮秒，峰值功率可達到I麗以上，適于高精度激光測距和激光雷達應(yīng)用。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器的結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器的結(jié)構(gòu)示意圖的前視圖。
[0022]圖3是本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器的激光二極管陣列與平面波導(dǎo)間的側(cè)面泵浦耦合結(jié)構(gòu)示意圖之1，接近式直接耦合。
[0023]圖4是本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器的激光二極管陣列與平面波導(dǎo)間的側(cè)面泵浦耦合結(jié)構(gòu)示意圖之2，泵浦耦合透鏡耦合。
[0024]圖5是本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器的平面波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]先請參閱圖1、2，圖1是本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器實施例1的結(jié)構(gòu)俯視示意圖。圖2是本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖的前視圖。由圖可見，本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器，包括基于微片結(jié)構(gòu)的亞納秒本振級、基于平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的放大級和光束耦合系統(tǒng)，所述的基于微片結(jié)構(gòu)的亞納秒本振級依次包括帶尾纖輸出的中心波長940nm激光二極管1、由平凸透鏡2和平凸透鏡3的凸面相對構(gòu)成的聚焦耦合系統(tǒng)、Yb:YAG微片激光晶體4、Cr4+:YAG調(diào)Q晶體5和平面輸出鏡6 ;所述的光束耦合系統(tǒng)依次包括1030nm45°平面全反鏡7、準直透鏡8、1030nm45°平面全反鏡9和柱面聚焦透鏡10 ;所述的基于平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的放大級依次包括激光二極管陣列14、泵浦耦合鏡15、第一平凹柱面反射鏡13、Yb:YAG平面波導(dǎo)12和第二平凹柱面反射鏡11 ;所述的準直透鏡8將本振級輸出的脈沖激光準直后由所述的柱面聚焦透鏡10在快軸方向?qū)ζ溥M行壓縮耦合到所述的Yb:YAG平面波導(dǎo)12內(nèi)，所述的平凹柱面反射鏡11和平凹柱面反射鏡13根據(jù)信號光在波導(dǎo)內(nèi)往返次數(shù)的不同，相互間的夾角為1°?2°，所述的激光二極管陣列14輸出的泵浦光經(jīng)所述的泵浦耦合鏡15從所述的Yb:YAG平面波導(dǎo)12的側(cè)面對激光進行泵浦放大。
[0026]所述的Yb:YAG微片激光晶體4的摻雜濃度為8at%? 12at%，厚度為I?2mm，其一面鍍有940nm減反、1030nm高反的介質(zhì)膜，另一面鍍有1030nm減反介質(zhì)膜。
[0027]所述的Cr4+:YAG調(diào)Q晶體5對1030nm激光的初始透過率為60%?80%。
[0028]所述的平面輸出鏡6鍍有940nm高反、1030nm透過率為50%?70%的介質(zhì)膜。
[0029]所述的聚焦耦合系統(tǒng)的平凸透鏡2和平凸透鏡(3)鍍有940nm減反介質(zhì)膜，焦距比為1:1。
[0030]所述的準直透鏡8、柱面聚焦透鏡10鍍有1030nm減反介質(zhì)膜。