[实用新型]半导体激光器泵浦的中红外固体激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及全固态激光器，特别是一种半导体激光器泵浦的中红外固体激光器。

背景技术

日益发展的环境、工程、医学、生物和化学等学科，使得1～3μm超短脉冲和金属掺杂晶体超宽带连续激光器获得了巨大的进步。金属离子掺杂的超宽脉冲中红外固体激光器越来越多的应用在气体检测、遥感、通信、眼科医学、神经外科等领域。

超宽吸收波段的掺铬硒化锌Cr:ZnSe晶体具有一些很显著的特点：高的发射截面σ_em＝1.3×10^-18cm²，可以忽略的激发态吸收，非常好的化学和机械稳定性，与蓝宝石相近的热传导系数。这些特点使得这种材料作为二极管直接泵浦的中红外激光器和放大器的增益介质有很大的潜力。Cr²⁺:ZnSe具有高的发射截面，短的辐射寿命，小的晶体分裂区域，其中心波长在红外区域，在1.8μm附近有宽的吸收带，发射带宽在2～3.4μm之间。

Cr²⁺ZnSe激光器获得激光输出，泵浦光源的选择是至关重要的。因为Cr²⁺离子的吸收峰在1.75μm附近，而目前在这一波段能够提供有效泵浦的激光器屈指可数，这些泵浦光源主要有：调谐范围在1.6～2.1μm的Co²⁺:MgF₂激光器，1.9～2.1μm的掺Tm³⁺，Ho³⁺激光器，～1.6μm的掺铒激光器，～1.6μm的NaCl:OH色心激光器，～1.6μm的拉曼频移Nd:YAG激光器，～1.6μm的拉曼光纤激光器，1.6～1.9μm的InGaAsP/InP半导体激光器。

目前半导体激光器阵列直接泵浦的Cr:ZnSe激光器面临一个显著的矛盾：直接使用半导体激光器泵浦时，国内可获得的半导体激光器波长小于1.6μm，泵浦光在ZnSe晶体中的增益系数小，因而激光输出功率比较低。而使用其它波长相对较大的激光器泵浦时，在功率提高的同时必然导致激光器整体体积的增大而丧失其部分优势。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种半导体激光器泵浦的中红外固体激光器，该激光器应具有成本较低，结构简洁的优点，有效地解决目前ZnSe激光器面临的矛盾。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种半导体激光器泵浦的中红外固体激光器，在一光路上依次由半导体激光器、聚焦透镜、输入镜、激光介质、输出镜组成，其特征在于所述的激光介质是由掺铥铝酸钇(以下简称为Tm:YAP)晶体和掺铬硒化锌(以下简称为Cr:ZnSe晶体键合在一起构成的键合晶体，所述的掺铥铝酸钇晶体和掺铬硒化锌晶体的连接界面与该激光器谐振腔的轴线方向成布儒斯特角。

所述的掺铥铝酸钇晶体的输入端面镀增透膜：＜0.5％@790nm，含义是该增透膜是中心波长在790nm，反射率小于0.5％(以下相同，恕不重复)；所述的掺铬硒化锌晶体的输出端面镀增透膜：＜0.5％@2400nm。

所述的输入镜镀膜：＜0.5％@790nm，＞99.5％@1900nm & 2400nm，该膜层具有对790nm增透，反射率小于0.5％，对1900nm和2400nm波长高反，反射率大于99.5％。所述的输出镜镀高反膜：99.5％@790nm&1900nm，95％@2400nm。

所述的键合晶体置于一半导体制冷模块中。

所述的Tm:YAP晶体和Cr:ZnSe晶体的连接面，加工成布儒斯特角，以保证Tm:YAP晶体产生的1900nm的激光充分进入Cr:ZnSe晶体里。

所述的布儒斯特角是根据布儒斯特定律确定的，光从折射率为n₁的介质射向折射率为n₂的介质时，当入射角满足：tan i_b＝n₂/n₁时，即入射角为布儒斯特角时，反射光就变为振动方向垂直于入射面的完全偏振光，而折射光仍为部分偏振光。

在输入镜上镀高反膜(99.5％@2400nm)，在输出镜上镀高反膜(95％@2400nm)，这样保证了波长2400nm的激光在输入镜和输出镜之间形成振荡。为保证2400nm波长激光在Cr:ZnSe晶体的出射，在晶体的输出端面镀增透膜(＜0.5％@2400nm)。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：