[发明专利]一种脉冲运转的单纵模Ho:YAP固体激光发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种单纵模HoYAP固体激光发生器。

背景技术

差分吸收激光雷达和相干多普勒测风雷达是实时测量气体成分和大气风场的有力工具，凭借较高的大气传输透过率，2μm种子注入单频脉冲固体激光器是上述激光雷达的高性能激光发射源。根据大气透过率谱，相同功率下波长越长的2μm激光的传输距离越远，越有利于增大激光雷达的测量距离。激光二极管laser diode,LD直接泵浦的2μm固体激光装置具有结构紧凑、性能稳定及易于维护等的优点，非常适合于实际应用。LD泵浦的Tm/Ho掺杂材料是实现2μm输出的有效途径，主要有：(1)800nm左右LD泵浦单掺Tm材料；(2)1.9μm左右LD泵浦单掺Ho材料；(3)800nm左右LD泵浦Tm,Ho双掺材料。方法(1)由于其增益峰集中在1.9μm左右，难以实现大气透过率更高的2.1μm波长激光；方法(2)可以实现2.1μm波长激光输出，但是目前的1.9μm左右LD制作工艺不成熟，导致整个装置转换效率低、废热量大；方法(3)通常要使用低温制冷设备才能有效运转，不方便实际应用。

运用种子光注入锁定技术，能够实现激光雷达系统所需要的单频脉冲2μm激光输出。注入锁定技术要求注入的种子光为线偏振激光。然而，常见的技术成熟的YAG基质是各向同性材料，不能直接产生线偏振激光，因此YAG类激光装置的谐振腔内通常要插入起偏元件，这带来了额外的插入损耗，并增加了激光装置结构的复杂性。相比之下，YAP基质是各向异性材料，能够直接产生线偏振激光，避免了腔内起偏元件带来的插入损耗，适合作为注入锁定技术的种子光源。

发明内容

本发明是为了解决现有激光发生器无法输出雷达系统所需要的单频脉冲2.12μm激光的问题，本发明提供了一种脉冲运转的单纵模Ho:YAP固体激光发生器。

一种脉冲运转的单纵模Ho:YAP固体激光发生器，它包括激光二极管和光纤激光器，它还包括Tm,Ho:YAP种子激光器、耦合系统、Ho:YAP脉冲激光器和注入锁频伺服系统，

所述的Tm,Ho:YAP种子激光器包括第一全反镜、Tm,Ho:YAP晶体、第一波长调谐元件、第二波长调谐元件和输出耦合镜；

所述的耦合系统包括第一变换透镜、二分之一波片、光学隔离元件、第一全反镜、第二全反镜和第二变换透镜；

所述的Ho:YAP脉冲激光器包括2μm输出耦合镜、第一2μm全反镜、Ho:YAP晶体、第一2μm全反镜、第二2μm全反镜和声光调Q晶体；

所述的注入锁频伺服系统包括压电陶瓷、红外探测器和电学伺服系统；

激光二极管发出的LD泵浦光依次经过Tm,Ho:YAP种子激光器中的第一全反镜、Tm,Ho:YAP晶体、第一波长调谐元件、第二波长调谐元件和输出耦合镜透射出Tm,Ho:YAP种子激光器；

Tm,Ho:YAP种子激光器输出的种子光通过耦合系统入射至Ho:YAP脉冲激光器中的2μm输出耦合镜上，

2μm输出耦合镜将接收到的种子光透射至第一2μm全反镜上，经第一2μm全反镜反射的种子光入射至Ho:YAP晶体的上，Ho:YAP晶体将种子光透射至第一2μm全反镜上，第一2μm全反镜将种子光反射至第二2μm全反镜上，第二2μm全反镜将该种子光分束获得透射光和反射光，该反射光依次经声光调Q晶体和2μm输出耦合镜透射输出，所述的经2μm输出耦合镜透射输出的光作为脉冲运转的单纵模HoYAP固体激光发生器的输出光，

光纤激光器发出的泵浦光透过第一2μm全反镜入射至Ho:YAP晶体上，Ho:YAP晶体将该泵浦光透射至第一2μm全反镜上，第一2μm全反镜将接收到的泵浦光透射，

所述的第二2μm全反镜固定在压电陶瓷的一面，所述的压电陶瓷的电压信号输入端与电学伺服系统的电压信号输出端连接，所述的电学伺服系统的电信号输入端与红外探测器的电信号输出端连接，所述的电学伺服系统的控制信号输出端与声光调Q晶体的控制信号输入端连接，所述的红外探测器用于探测第二2μm全反镜的透射光的谐振强度并转换为电信号。

本发明所述的Tm,Ho:YAP种子激光器之后连接耦合系统，耦合系统之后连接Ho:YAP脉冲激光器，注入锁频伺服系统控制Ho:YAP脉冲激光器输出单频激光。