[发明专利]全固态陶瓷锁模激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光器，特别是涉及一种全固态陶瓷锁模激光器。

背景技术

传统的固态激光器的激光增益介质主要是晶体或者玻璃材料。晶体材料由于具有优异的光学性能和热机械性能而成为目前应用最广泛的激光增益介质。晶体主要是靠提拉法生长得到的，而提拉法生长需要的设备较为昂贵，生长过程需要较高的温度、工艺较为复杂、掺杂浓度较低，而且难以得到大尺寸激光晶体，这限制了晶体在高功率激光系统中的应用。而玻璃材料较为容易实现大尺寸生长，但是其热导率较差，只能应用于低重复频率的激光系统中。鉴于晶体和玻璃材料的局限性，人们不断的寻找可以兼具晶体和玻璃材料优点的新激光材料，因此高透明激光陶瓷应运而生。陶瓷材料生产工艺较为简单、成熟，可以在较低温度真空烧结获得，而且较易实现大尺寸生长，高浓度掺杂，而且热导率远高于玻璃材料，因此在一定程度上弥补了晶体和玻璃的局限性，受到了人们的广泛关注。

1964年，Hatch等人首次报道了Dy²⁺:CaF₂陶瓷的激光发射，但是受限于当时陶瓷的制作工艺，透明度不高，所以效率较低，也未引起人们更多的关注。直到1995年Ikesue等人报道了高透明度的Nd:YAG激光陶瓷，并获得可与Nd:YAG激光晶体相比拟的激光性能，之后，人们开始广泛关注高透明度激光陶瓷作为激光增益介质的优越性及潜在发展前景。目前为止，发展较为成熟的基于高透明度陶瓷的固态激光器主要以Nd、Yb、Er等离子掺杂的YAG陶瓷和倍半氧化物陶瓷以及Cr离子掺杂的Zn:Se，Zn:S陶瓷为主。在这些陶瓷激光器中，人们得到了比相同化学组成成分的激光晶体更好的激光性能和优异特性。Nd、Yb、Er等离子掺杂的YAG陶瓷和倍半氧化物陶瓷的激光运转波长在1-1.6μm范围，而Cr离子掺杂的Zn:Se、Zn:S陶瓷的激光运转波长在2.4μm附近，这些波段目前的研究报道相对较多，较为成熟。但是目前并没有报道采用Tm离子掺杂YAG陶瓷材质获得2μm波段的超短脉冲激光。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种全固态陶瓷锁模激光器，以产生2μm波段的超短脉冲激光。

为了实现上述目的，本发明的一个实施例提供了一种全固态陶瓷锁模激光器，包括：

泵浦镜、第一凹面镜、第二凹面镜、第三凹面镜、平面反射镜、输出耦合镜、Tm:YAG陶瓷和半导体可饱和吸收体；

其中，所述Tm:YAG陶瓷位于聚焦的泵浦激光的焦点处，用于吸收所述泵浦激光然后转化成振荡激光，所述Tm:YAG陶瓷位于所述泵浦镜和第一凹面镜之间且位于所述第一凹面镜的焦点处，且所述Tm:YAG陶瓷位于所述第二凹面镜焦点处，所述半导体可饱和吸收体位于所述第三凹面镜和平面反射镜之间，且位于所述第三凹面镜的焦点处，所述输出耦合镜、第一凹面镜、泵浦镜、第二凹面镜、第三凹面镜和平面反射镜形成“Z”型折叠共焦腔，所述平面反射镜将垂直入射到平面反射镜的振荡激光依次反射到所述第三凹面镜、第二凹面镜、泵浦镜、第一凹面镜并垂直入射到所述输出耦合镜，从输出耦合镜反射到第一凹面镜的振荡激光和从第一凹面镜反射到泵浦镜的振荡激光形成的第一折叠角为5°-8°，从第一凹面镜入射到泵浦镜的振荡激光和从泵浦镜反射到第二凹面镜的振荡激光形成的第二折叠角为5°-8°，从泵浦镜入射到第二凹面镜的振荡激光和从第二凹面镜反射到第三凹面镜的振荡激光形成的第三折叠角为5°-8°，从第二凹面镜入射到第三凹面镜的振荡激光和从第三凹面镜反射到平面反射镜的振荡激光形成的第四折叠角为5°-8°。

优选的，所述泵浦镜和所述Tm:YAG陶瓷的间距为15毫米-25毫米，所述泵浦镜和所述第二凹面镜的间距为130毫米-140毫米，所述Tm:YAG陶瓷和所述第一凹面镜的间距为150毫米-155毫米，所述第三凹面镜和所述平面反射镜的间距为100毫米-105毫米。优选的，所述第一凹面镜和所述输出耦合镜的间距为450毫米-550毫米。更优选的，所述第二凹面镜和第三凹面镜的间距为600毫米-700毫米。

优选的，所述第一折叠角为5°，所述第二折叠角为5°，所述第三折叠角为5°，所述第四折叠角为5°。

优选的，所述输出耦合镜的输出率为1%。

优选的，所述泵浦激光的波长为785纳米。

优选的，所述Tm:YAG陶瓷中Tm离子的掺杂浓度为6%。