本發(fā)明屬于固態(tài)激光器領(lǐng)域，特別涉及一種基于co²⁺:mgal2o4的被動調(diào)q1.3μm附近雙波長nd³⁺:gysgg激光器。

背景技術(shù)：

1.3μm激光處在光纖傳輸?shù)蜕⒑偷蛽p耗區(qū)域，并且水對該波段激光吸收系數(shù)較大，可以應(yīng)用于光纖通信和激光醫(yī)療領(lǐng)域。而且1.3μm激光還可以結(jié)合倍頻技術(shù)，獲得紅色激光輸出。因此，研究1.3μm波段的激光器具有重要的實(shí)用意義。目前，激光晶體如：nd:yvo4、nd:gdvo4和nd:yag等都可以獲得1.3μm的激光，但是此類激光器大部分屬于1.3μm波段單波長運(yùn)轉(zhuǎn)。除了1.3μm單波長外，1.3μm雙波長運(yùn)轉(zhuǎn)的脈沖激光器在激光光譜學(xué)、激光雷達(dá)、thz波的產(chǎn)生、激光醫(yī)療等方面具有更重要的應(yīng)用價值，近年來越來越引起科研人員的注意。

nd³⁺:gysgg晶體的全稱是摻釹離子的釓釔鈧鎵石榴石，通過提拉法生長而成。它是由中科院西安光機(jī)所發(fā)明的新型激光晶體，具有非常良好的抗輻射特性，在太空中有潛在的應(yīng)用價值。與傳統(tǒng)的nd:yag晶體相比，其熒光譜線更寬、熒光壽命更長、受激發(fā)射截面更小，更有利于壓縮脈沖激光器的脈沖寬度，提高脈沖激光器的單脈沖能量和峰值功率。最重要的是nd³⁺:gysgg晶體的熒光光譜在1.3μm波段有多個明顯的發(fā)射峰，很容易可以實(shí)現(xiàn)雙波長運(yùn)轉(zhuǎn)，可參考文獻(xiàn)“continuous-wavend:gysgglaseraround1.3μm”(laserphys.lett.,9,491-495,2012)

co²⁺:mgal2o4晶體的全稱是摻鈷離子的鎂鋁尖晶石，co²⁺在1.3～1.5μm波段有很寬的吸收帶、很大的吸收截面、較長的激發(fā)態(tài)壽命和很小的激發(fā)態(tài)吸收損耗。co²⁺:mgal2o4晶體是人眼安全波段最理想的可飽和吸收體，同時它也是1.3μm波段激光器非常理想的可飽和吸收體，可參考文獻(xiàn)“eye-safe1.55μmpassivelyq-switcheder,yb:gdal3(bo3)4diode-pumpedlaser”(opt.lett.,41,918-921,2016)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的，在于提供一種基于co²⁺:mgal2o4的被動調(diào)q雙波長nd³⁺:gysgg激光器，其可實(shí)現(xiàn)1.3μm波段雙波長激光輸出，且結(jié)構(gòu)簡單緊湊，價格經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

本發(fā)明的次要目的，在于提供一種基于co²⁺:mgal2o4的被動調(diào)q雙波長nd³⁺:gysgg激光器，其可減輕熱效應(yīng)，減少nd³⁺:gysgg晶體熱透鏡效應(yīng)對激光輸出功率的限制。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種基于co²⁺:mgal2o4的被動調(diào)q雙波長nd³⁺:gysgg激光器，包括泵浦源、輸出耦合光纖、耦合聚焦雙透鏡、nd³⁺:gysgg晶體、co²⁺:mgal2o4晶體和輸出鏡，其中，泵浦源發(fā)出的泵浦光通過輸出耦合光纖送至耦合聚焦雙透鏡，由耦合聚焦雙透鏡聚焦進(jìn)入nd³⁺:gysgg晶體；所述nd³⁺:gysgg晶體的出射側(cè)對應(yīng)co²⁺:mgal2o4晶體的入射側(cè)，而co²⁺:mgal2o4晶體的出射側(cè)對應(yīng)輸出鏡的入射側(cè)。

上述泵浦源為半導(dǎo)體激光器。

上述半導(dǎo)體激光器的輸出波長為880nm或808nm。

上述輸出耦合光纖的數(shù)值孔徑0.22，纖芯200μm。

上述耦合聚焦雙透鏡由兩個凸面鏡組成，兩個凸面鏡的球面相對設(shè)置，兩個凸面鏡的平面分別作為入射側(cè)和出射側(cè)，兩個凸面鏡的兩側(cè)表面均鍍有泵浦光880nm高透膜，焦距為40mm。

上述輸出耦合光纖的輸出端面位于聚焦耦合雙透鏡入射側(cè)的焦點(diǎn)位置。

上述nd³⁺:gysgg晶體的入射側(cè)表面鍍有880nm、1060nm增透膜，1342nm高反膜；出射側(cè)表面鍍有泵浦光880nm、1060nm、1330nm增透膜。

上述nd³⁺:gysgg晶體的中心位于耦合聚焦雙透鏡出射側(cè)的焦點(diǎn)位置。

上述co²⁺:mgal2o4晶體的入射側(cè)和出射側(cè)均鍍有1330nm的增透膜，1330nm的初始透過率為85％。

上述co²⁺:mgal2o4晶體的入射側(cè)的中部對應(yīng)nd³⁺:gysgg晶體出射側(cè)的光線輸出位置。

上述輸出鏡的入射側(cè)表面鍍有1060nm增透膜、1330nm的反射率為85％，出射側(cè)表面鍍有1330nm增透膜。

上述輸出鏡的入射側(cè)中部與co²⁺:mgal2o4晶體出射側(cè)的光線輸出位置相對應(yīng)。

采用上述方案后，本發(fā)明利用co²⁺:mgal2o4晶體的可飽和吸收特性實(shí)現(xiàn)被動調(diào)q，采用nd³⁺:gysgg激光晶體實(shí)現(xiàn)1.3μm波段雙波長(1321nm、1336nm)激光輸出，可應(yīng)用于激光測距和光纖通信等。

本發(fā)明具有以下改進(jìn)：

(1)采用nd³⁺:gysgg晶體，可以實(shí)現(xiàn)1.3μm波段雙波長激光輸出；

(2)co²⁺:mgal2o4晶體作為可飽和吸收體，脈沖寬度可以減小到10ns，與聲光調(diào)q相比，結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊，價格更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠；

(3)采用880nm半導(dǎo)體激光器泵浦源，利用同帶泵浦方式可以減輕熱效應(yīng)，減少nd³⁺:gysgg晶體熱透鏡效應(yīng)對激光輸出功率的限制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案及有益效果進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于co²⁺:mgal2o4的被動調(diào)q雙波長nd³⁺:gysgg激光器，包括泵浦源1、輸出耦合光纖2、耦合聚焦雙透鏡3、nd³⁺:gysgg晶體4、co²⁺:mgal2o4晶體5和輸出鏡6，下面分別介紹。

所述泵浦源1為半導(dǎo)體激光器，輸出波長880nm，輸出功率15w，光纖耦合輸出。

所述輸出耦合光纖2的數(shù)值孔徑0.22，纖芯200μm。

所述耦合聚焦雙透鏡3由兩個參數(shù)相同的凸面鏡組成，兩個凸面鏡的球面相對設(shè)置，平面向外，且焦點(diǎn)位于同一條水平線上，兩個凸面鏡的兩側(cè)表面均鍍有泵浦光880nm高透膜，焦距為40mm，且輸出耦合光纖2的輸出端面位于聚焦耦合雙透鏡3入射側(cè)的焦點(diǎn)位置。

所述nd³⁺:gysgg晶體4的入射側(cè)表面鍍有880nm、1060nm增透膜，1342nm高反膜；出射側(cè)表面鍍有泵浦光880nm、1060nm、1330nm增透膜。nd³⁺離子的摻雜濃度1-at.％，長度10mm。銦箔包裹nd³⁺:gysgg晶體，半導(dǎo)體制冷器降溫并控制溫度(15℃)。nd³⁺:gysgg晶體4的中心位于耦合聚焦雙透鏡3出射側(cè)的焦點(diǎn)位置。

所述co²⁺:mgal2o4晶體5的尺寸為3×3×1mm³，厚度為1mm，入射側(cè)表面和出射側(cè)表面均鍍有1330nm的增透膜，1330nm的初始透過率為85％。上述可飽和吸收體co²⁺:mgal2o4晶體5的入射側(cè)的中部對應(yīng)nd³⁺:gysgg晶體4出射側(cè)的光線輸出位置。

所述輸出鏡6的入射側(cè)表面鍍有1060nm增透膜、1330nm的反射率約為85％，出射側(cè)表面鍍有1330nm增透膜。所述輸出鏡6的入射側(cè)中部與co²⁺:mgal2o4晶體5出射側(cè)的光線輸出位置相對應(yīng)。

本發(fā)明的工作原理是：半導(dǎo)體激光器發(fā)出的880nm泵浦光，通過輸出耦合光纖輸出，并利用耦合聚焦雙透鏡聚焦進(jìn)入nd³⁺:gysgg晶體；在泵浦光的激勵下，激光晶體nd³⁺:gysgg實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，在激光諧振腔和co²⁺:mgal2o4可飽和吸收體的共同作用下，產(chǎn)生窄脈寬、高峰值功率的1.3μm附近雙波長脈沖激光。由于輸入鏡鍍有1060nm高透膜，因此可以有效抑制1060nm激光的諧振。

以下幾點(diǎn)需要說明：

1)本發(fā)明采用被動調(diào)q技術(shù)來代替主動調(diào)q，結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊、價格更低。co²⁺:mgal2o4晶體作為可飽和吸收體，脈沖寬度可以減小到10ns，與聲光調(diào)q相比，結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊，價格更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

2)激光晶體采用nd³⁺:gysgg晶體，可以實(shí)現(xiàn)1.3μm波段雙波長激光輸出；

3)880nm半導(dǎo)體激光器泵浦源可以采用波長為808nm的半導(dǎo)體激光器。

以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。