[发明专利]一种偏振光泵浦的碱金属蒸汽激光器

说明书

技术领域

本发明涉及新型激光器技术领域，具体涉及一种偏振光泵浦的碱金属蒸汽激光器。

背景技术

高效率、高功率、高光束质量的激光光源在工业、医疗、军事和科研等多个领域有广阔的应用前景。半导体激光泵浦的碱金属蒸汽激光器兼顾了半导体激光器和气体激光器的优点，具有高量子效率，较大激光受激发射截面和较小的热效应，具有实现高功率、高效率和高光束质量近红外激光输出的潜在优势，近年成为激光领域的研究热点之一。

如图1所示，为碱金属蒸汽激光能级跃迁示意图，²S_1/2为基态能级，²P_3/2和²P_1/2是因自旋-轨道相互作用劈裂而形成的精细结构能级，分别表示激发态能级和亚稳态能级。LD泵浦吸收和激光发射分别由D2跃迁（²S_1/2→²P_3/2）和D1跃迁（²P_1/2→²S_1/2）实现，粒子在激发态与亚稳态之间的转移由精细结构能级的快速混合实现，向碱金属蒸汽中加入乙烷气体可加快碱金属原子的精细结构能级混合速率。由于碱金属原子D1与D2跃迁间的能量差很小，因而可获得很高的量子效率，表1列出了几种碱金属蒸汽激光的D2、D1跃迁波长、能量差及量子效率。

表1

碱金属D2跃迁/nmD1跃迁/nm能量差/cm^-1量子效率K766.7770.157.799.5%Rb780.2794.5237.998.1%Cs852.3894.6554.195.2%

通常情况下，LD泵浦光线宽远大于碱金属蒸汽的吸收线宽，因此限制碱金属蒸汽激光器发展的首要问题是如何实现碱金属蒸汽对LD泵浦光的高效吸收。

目前，提高碱金属蒸汽对LD泵浦光吸收效率的主要技术途径为泵浦光线宽压窄技术，其利用波长选择元件，如体布拉格光栅组成外腔式半导体激光器以压窄泵浦线宽，利用体布拉格光栅组成外腔式半导体激光器可以将LD的发射线宽压窄至0.1 nm左右，但大大降低LD的效率，增加了成本，进而影响激光的输出功率。

发明内容

为了解决现有的利用体布拉格光栅组成外腔式半导体激光器存在的成本高、效率低、激光输出功率低的问题，本发明提供一种高效率、高功率的、偏振光泵浦的碱金属蒸汽激光器。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：