CN110854658A - 高重复频率1.5um人眼安全调Q微片激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高重复频率1.5um人眼安全调Q微片激光器，其包括依序设置的半导体泵浦源；耦合***；第一腔镜；增益介质；调Q晶体；第二腔镜；其中泵浦源发射的泵浦光，经耦合***和第一腔镜，进入到增益介质，增益介质激发的光被调Q晶体部分吸收，在由第一腔镜和第二腔镜组成的激光腔内形成了调Q脉冲激光振荡输出。本发明使用Er/Yb双掺的YAB晶体作为增益介质，以及掺钴尖晶石为调Q晶体，并采用连续泵浦方式，得到了稳定的高重复频率（100kHz~2MHz）和短脉宽（1~10ns）的激光输出。
Description
技术领域
本发明涉及激光探测技术装置领域，尤其是高重复频率1.5um人眼安全调Q微片激光器。
背景技术
激光雷达的工作原理是：向探测目标发射激光，然后激光被目标反射，反射光被雷达的探测器探测到，即可得到目标的距离、角度、高度、形状等信息。目前激光雷达较多的使用TOF法进行探测，其探测能力与发射激光的能量大学以及光束质量有很大关系。现在激光雷达大多都是使用905nm的半导体激光器作为发射光源，而由于半导体激光器的慢轴方向的M平方因子远远大于衍射极限，导致发射的激光的光束质量都比较差，同时对于人眼安全的要求，905nm波长能量要求也不能太高，因此其激光雷达的探测能力受到了极大的限制。而1.5um波段的激光波长位于良好的大气传输窗口，同时又具有人眼安全的性质，在激光雷达探测方面，其探测能力以及应用效果得到了极大的提升，应用的峰值功率可以达到上千kW量级，而相应的固体激光器光束质量可以做到接近衍射极限。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供实施可靠、性能佳的高重复频率1.5um人眼安全调Q微片激光器。
为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：
高重复频率1.5um人眼安全调Q微片激光器，其包括依序设置的：
泵浦源，用于提供泵浦光，且泵浦采用连续泵浦方式；
耦合***，用于把泵浦光耦合到激光腔内；
第一腔镜；
增益介质，用于产生所需的1.5 um激光辐射，且所述增益介质为Er/Yb:YAB晶体；
调Q晶体，用于产生所需的调Q脉冲，所述调Q晶体为掺钴尖晶石；
第二腔镜；
所述的第一腔镜和第二腔镜之间形成激光谐振腔，用于1.5 um激光形成振荡输出；
所述增益介质和调Q晶体胶合或光胶为一体结构。
作为一种可能的实施方式，进一步，所述的第一腔镜镀设有与泵浦波长相对应的增透膜以及相应工作波长的全反膜，所述的第二腔镜镀设有相应工作波长的部分反射膜。
作为一种可能的实施方式，进一步，所述的第一腔镜为直接镀设在增益介质与其相近的端面上，所述的第二腔镜为直接镀设在调Q晶体与其相近的端面上。
作为一种可能的实施方式，进一步，所述泵浦源的泵浦光波长为900nm～1100nm。
作为一种可能的实施方式，进一步，所述泵浦源为半导体激光器或固体激光器。
作为一种可能的实施方式，进一步，所述的耦合***为一个以上透镜构成，所述透镜的端面镀设有与泵浦源发出泵浦光的波长相适应的增透膜。
作为一种可能的实施方式，进一步，所述增益介质与调Q晶体组成的组合件经过精确的抛光工艺加工成非常薄的厚度，以组合成一个非常短的腔。
作为一种可能的实施方式，进一步，所述增益介质与调Q晶体胶合为一体后形成的组合件的前后端面通过两块蓝宝石晶体胶合一起。
作为一种可能的实施方式，进一步，经激光谐振腔输出的激光波长可为所述增益介质Er/Yb：YAB晶体发射谱1500nm～1600nm的任意波长。
作为一种可能的替代方案，可以将所述增益介质置于调Q晶体之后。
作为一种可能的替代方案，可以将所述激光增益介质Er/Yb:YAB晶体用Er/Yb:磷酸盐玻璃替代。
采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：通过采用连续泵浦的方式，对增益介质Er/Yb：YAB晶体和调Q晶体掺钴尖晶石组合成的微片短腔进行泵浦，产生被动调Q的1.5 um波段的激光，重复频率可以做到100 kHz～2 MHz,重复频率稳定，光束质量接近衍射极限，从而可以提高激光雷达的探测能力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的阐述：
图1为本发明方案的实施例1简要示意图；
图2为本发明方案的实施例2简要示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明包括依序设置的泵浦源101、耦合***102、第一腔镜103、增益介质104、调Q晶体105和第二腔镜106，所述增益介质104和调Q晶体105光胶为一体结构。
其中，所述的增益介质104为Er/Yb：YAB晶体；所述的第一腔镜103镀设有与泵浦波长相对应的增透膜以及相应工作波长的全反膜，所述的第二腔镜106镀设有相应工作波长的部分反射膜。
另外，所述的第一腔镜103为直接镀设在增益介质104与其相近的端面上，所述的第二腔镜106为直接镀设在调Q晶体105与其相近的端面上。
本实施例中，泵浦源101发射的泵浦光，经过耦合***102，其中，耦合***102为一个或一个以上透镜构成，其端面镀有与泵浦源101发出的泵浦光的波长相适应的增透膜，经耦合***102耦合后的泵浦光穿过第一腔镜103，进入增益介质104，并被增益介质104所吸收。
泵浦光被增益介质104吸收后，增益介质104的粒子数发生反转，都聚集到上能级并产生激光辐射，增益介质104和调Q晶体105光胶在一起，初始的激光辐射都被调Q晶体105吸收，当调Q晶体105吸收达到饱和后，增益介质104的上能级粒子快速向下能级跃迁，在由第一腔镜103和第二腔镜106组成的激光腔中形成激光振荡，最后从第二腔镜106输出了脉冲激光。
实施例2
如图2所示，本发明包括依序设置的泵浦源201、耦合***202、蓝宝石晶体窗片203，第一腔镜204，增益介质205、调Q晶体206、第二腔镜207，蓝宝石晶体窗片208。所述蓝宝石晶体窗片203和208端面镀设相应波长的增透膜。所述蓝宝石窗片203、增益介质205、调Q晶体206和蓝宝石窗片208光胶为一体结构。所述第一腔镜204镀在增益介质205的端面位置，所述第二腔镜镀在调Q晶体206的端面位置。
本实施例的激光器结构与实施例1所述结构大致相似，区别在于所述蓝宝石晶体窗片203、208起到散热的作用与增益介质205和调Q晶体206光胶成一体。其它结构和光路都与实施例1所述相同，便不再赘述。
以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.高重复频率1.5um人眼安全调Q微片激光器，其特征在于：其包括依序设置的：
泵浦源，用于提供泵浦光，且泵浦采用连续泵浦方式；
耦合***，用于把泵浦光耦合到激光腔内；
第一腔镜；
增益介质，用于产生所需的1.5 um激光辐射，且所述增益介质为Er/Yb:YAB晶体；
调Q晶体，用于产生所需的调Q脉冲，所述调Q晶体为掺钴尖晶石；
第二腔镜；
所述的第一腔镜和第二腔镜之间形成激光谐振腔，用于1.5 um激光形成振荡输出；
所述增益介质和调Q晶体胶合或光胶为一体结构。
2.根据权利要求1所述的高重复频率1.5um人眼安全调Q微片激光器，其特征在于：所述的第一腔镜镀设有与泵浦波长相对应的增透膜以及相应工作波长的全反膜，所述的第二腔镜镀设有相应工作波长的部分反射膜。
3.根据权利要求1所述的高重复频率1.5um人眼安全调Q微片激光器，其特征在于：所述的第一腔镜为直接镀设在增益介质与其相近的端面上，所述的第二腔镜为直接镀设在调Q晶体与其相近的端面上。
4.根据权利要求1所述的高重复频率1.5um人眼安全调Q微片激光器，其特征在于：所述泵浦源的泵浦光波长为900nm～1100nm。
5.根据权利要求1所述的高重复频率1.5um人眼安全调Q微片激光器，其特征在于：所述泵浦源为半导体激光器或固体激光器。
6.根据权利要求1所述的高重复频率1.5um人眼安全调Q微片激光器，其特征在于：所述的耦合***为一个以上透镜构成，所述透镜的端面镀设有与泵浦源发出泵浦光的波长相适应的增透膜。
7.根据权利要求1所述的高重复频率1.5um人眼安全调Q微片激光器，其特征在于：所述增益介质与调Q晶体胶合为一体后形成的组合件的前后端面通过两块蓝宝石晶体胶合一起。
8.根据权利要求1所述的高重复频率1.5um人眼安全调Q微片激光器，其特征在于：经激光谐振腔输出的激光波长可为所述增益介质Er/Yb：YAB晶体发射谱1500nm～1600nm的任意波长。
9.根据权利要求1所述的高重复频率1.5um人眼安全调Q微片激光器，其特征在于：将所述增益介质置于调Q晶体之后。
10.根据权利要求1所述的高重复频率1.5um人眼安全调Q微片激光器，其特征在于：将所述激光增益介质Er/Yb:YAB晶体用Er/Yb:磷酸盐玻璃替代。
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