[0031]所述的第一平凹柱面反射鏡13和第二平凹柱面反射鏡11鍍有1030nm減反介質(zhì)膜。
[0032]所述的激光二極管陣列14經(jīng)泵浦耦合透鏡15將泵浦光耦合進(jìn)Yb:YAG平面波導(dǎo)12中。
[0033]所述的激光二極管陣列14發(fā)光中心波長(zhǎng)為940nm或976nm。
[0034]帶尾纖輸出的中心波長(zhǎng)940nm激光二極管I的纖芯直徑為105um，數(shù)值孔徑為0.22。帶尾纖輸出的中心波長(zhǎng)940nm激光二極管(I)發(fā)出的泵浦光通過(guò)聚焦耦合系統(tǒng)聚焦在Yb:YAG微片激光晶體4內(nèi)，Yb:YAG微片激光晶體4與平面輸出鏡6構(gòu)成平平腔，腔內(nèi)緊湊的插入Cr4+=YAG調(diào)Q晶體5得到高重頻的幾百皮秒窄脈寬1030nm波長(zhǎng)脈沖激光，其重復(fù)頻率> 1KHZ，脈寬為500皮秒，光束質(zhì)量M2< 1.2。
[0035]光束耦合系統(tǒng)中:1030nm45°平面全反鏡7、1030nm45 °平面全反鏡9鍍有45° 1030nm減反介質(zhì)膜。準(zhǔn)直透鏡8是平凸球面透鏡，鍍有0° 1030nm減反介質(zhì)膜，焦距為50mm左右，信號(hào)光通過(guò)后準(zhǔn)直到I?2mm。柱面聚焦透鏡(10)是平凸柱面透鏡，鍍有1030nm減反介質(zhì)膜，焦距為10mm?200mm，信號(hào)光通過(guò)后在豎直方向被壓縮到120um?140um親合到Y(jié)b:YAG平面波導(dǎo)(12)內(nèi)。
[0036]圖3、圖4所示的基于平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的放大級(jí)泵浦耦合結(jié)構(gòu)中:Yb:YAG平面波導(dǎo)12采用側(cè)面泵浦，激光二極管陣列14通過(guò)接近式直接耦合或泵浦耦合透鏡15將泵浦光耦合進(jìn)Yb:YAG平面波導(dǎo)12中。泵浦耦合透鏡15是平凸柱面透鏡，鍍有1030nm減反介質(zhì)膜，焦距為20mm?50mm。激光二極管陣列14發(fā)光中心波長(zhǎng)為940nm或976nm。
[0037]圖5所示的基于平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的放大級(jí)平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中:Yb:YAG平面波導(dǎo)12，由摻雜濃度為2at%? 5at%、尺寸為13mmX6mmX 150um的Yb:YAG晶體，與兩個(gè)未摻雜的尺寸均為13mmX6mmX Imm的藍(lán)寶石晶體上下鍵合而成。
[0038]圖1、圖2所示的基于平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的放大級(jí)中:第一平凹柱面反射鏡13、第二平凹柱面反射鏡11鍍有0° 1030nm減反介質(zhì)膜。激光二極管陣列14與Yb:YAG平面波導(dǎo)12間采用側(cè)面泵浦。Yb:YAG平面波導(dǎo)12放置在柱面聚焦透鏡10的焦點(diǎn)處，信號(hào)光耦合進(jìn)入波導(dǎo)后，Yb:YAG平面波導(dǎo)12中得到IcnT1?2CHT1的小信號(hào)增益，3?5次放大后其單脈沖能量可以放大到ImJ以上。
[0039]整個(gè)系統(tǒng)基于微片+平面波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)不需要多級(jí)級(jí)聯(lián)和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，穩(wěn)定可靠。得到了 IMW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(M2< 1.2)，重復(fù)頻率> 1KHZ，脈寬500皮秒，單脈沖能量> lmj，峰值功率達(dá)到了 2MW。
[0040]實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明1030nm全固態(tài)激光器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，穩(wěn)定可靠，波長(zhǎng)為1030nm，重復(fù)頻率> 1KHZ，脈寬幾百皮秒，峰值功率可達(dá)到I麗以上，適于高精度激光測(cè)距和激光雷達(dá)應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種1030nm全固態(tài)激光器，特征在于其結(jié)構(gòu)包括基于微片結(jié)構(gòu)的亞納秒本振級(jí)，基于平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的放大級(jí)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(jí)依次包括帶尾纖輸出的中心波長(zhǎng)940nm激光二極管(I)、由兩個(gè)平凸透鏡(2、3)的凸面相對(duì)構(gòu)成的聚焦耦合系統(tǒng)、Yb:YAG微片激光晶體⑷、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(zhǔn)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(jí)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(zhǔn)直透鏡(8)將本振級(jí)輸出的脈沖激光準(zhǔn)直后由所述的柱面聚焦透鏡(10)在快軸方向?qū)ζ溥M(jìn)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(hào)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)輸出的泵浦光從所述的Yb:YAG平面波導(dǎo)(12)的側(cè)面對(duì)激光進(jìn)行泵浦放大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1030nm全固態(tài)激光器，其特征在于所述的Yb:YAG微片激光晶體⑷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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1030nm全固態(tài)激光器，其特征在于所述的Cr4+:YAG調(diào)Q晶體(5)對(duì)1030nm激光的初始透過(guò)率為60%?80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1030nm全固態(tài)激光器，其特征在于所述的平面輸出鏡(6)鍍有940nm高反、1030nm透過(guò)率為50%?70%的介質(zhì)膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1030nm全固態(tài)激光器，其特征在于所述的聚焦耦合系統(tǒng)的兩個(gè)平凸透鏡(2、3)鍍有940nm減反介質(zhì)膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1030nm全固態(tài)激光器，其特征在于所述的準(zhǔn)直透鏡(8)、柱面聚焦透鏡(10)鍍有1030nm減反介質(zhì)膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1030nm全固態(tài)激光器，其特征在于所述的第一平凹柱面反射鏡(13)和第二平凹柱面反射鏡(11)鍍有1030nm減反介質(zhì)膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1030nm全固態(tài)激光器，其特征在于所述的Yb:YAG平面波導(dǎo)(12)由摻雜濃度為2at%? 5at%、尺寸為13mmX6mmX 150um的Yb:YAG晶體和兩個(gè)未摻雜的尺寸均為13_X6_X Imm的藍(lán)寶石晶體上下鍵合而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1030nm全固態(tài)激光器，其特征在于所述的激光二極管陣列(14)通過(guò)接近式直接耦合或經(jīng)泵浦耦合透鏡(15)將泵浦光耦合進(jìn)Yb:YAG平面波導(dǎo)(12)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的1030nm全固態(tài)激光器，其特征在于所述的激光二極管陣列(14)發(fā)光中心波長(zhǎng)為940nm或976nm。
【專(zhuān)利摘要】一種1030nm全固態(tài)激光器，該激光器包括基于微片結(jié)構(gòu)的亞納秒本振級(jí)、基于平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的放大級(jí)和光束耦合系統(tǒng)。該全固態(tài)激光器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn)。激光波長(zhǎng)為1030nm，重復(fù)頻率＞1KHZ，脈寬幾百皮秒，單脈沖能量＞1mJ，峰值功率可達(dá)到1MW以上，適于高精度激光測(cè)距和激光雷達(dá)應(yīng)用。
【IPC分類(lèi)】H01S3-0941, H01S3-16, H01S3-081
【公開(kāi)號(hào)】CN104577687
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510003278
【發(fā)明人】孟俊清, 謝銀, 楊海龍, 陳蘇園, 王明建
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月4日