[发明专利]侧面泵浦碱金属蒸气激光器密闭管腔

说明书

技术领域

本发明属于复合侧壁面的密闭管腔技术领域，涉及一种侧面泵浦 碱金属蒸气激光器密闭管腔。

背景技术

和化学激光器相比，半导体泵浦碱金属蒸气激光器(Diode Pumped Alkali Vapor Laser,DPAL)无需大量危险化学物质、不必采用 真空泵浦、后期处理容易、可使用半导体激光器阵列直接泵浦；和固 体激光器相比，半导体泵浦碱金属蒸气激光器则具有废热少、气体介 质易于流动散热、光束质量较高等优势；和CO₂气体激光器相比，半 导体泵浦碱金属蒸气激光器体积较小、激光输出线宽较窄、激光的输 出波长位于常规光电探测器的响应波段内，同时，较短的波长使得衍 射极限光斑更小。半导体泵浦碱金属蒸气激光器在具备固体激光器和 气体激光器主要优点的同时又在很大程度上回避了各自的缺点。因 此，半导体泵浦碱金属蒸气激光器具有极大的技术优势和诱人的发展 前景，国内外众多研究团队相继开展了大量的研究工作。

激光器的泵浦方式一般可分为端面泵浦和侧面泵浦两种。端面泵 浦结构适用于小功率、高光束质量的激光输出，具有较高的光束耦合 效率和吸收效率；而侧面泵浦结构中泵浦光与激光互相正交，可在光 轴方向上通过加长激光介质的方法来增加泵浦光的吸收总量，适用于 高功率的激光输出。对于半导体泵浦碱金属蒸气激光器而言，侧面泵 浦方式还可以大幅提高蒸气管腔的温度控制效率，减少泵浦光对透明 蒸气管腔的损坏几率。因此，普遍认为侧面泵浦结构是高功率碱金属 蒸气激光器未来的主要发展方向之一。但是，侧面泵浦激光器的泵浦 距离较短，这有可能导致碱金属蒸气对半导体激光泵浦能量的不完全 吸收，容易造成泵浦能量的浪费。为提高泵浦能量的利用率，可考虑 在蒸气管腔的内侧面镀一层高反射膜，使得泵浦光在蒸气管腔内多次 往返，增加吸收效率。但是，采用这种结构将会带来以下严重的问题： 一方面，将会导致经高反膜折回至密闭蒸气管腔的泵浦光的一部分重 新进入泵浦半导体激光器的内部，这将影响半导体激光器的发光稳定 性并减少其发光寿命；另一方面，由于半导体激光泵浦碱金属蒸气激 光器的饱和增益较大，所镀的高反膜将会在密闭蒸气管腔内部产生严 重的寄生振荡，这将大大损耗泵浦激光的光—转换效率，降低DPAL 的输出功率。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种侧面泵浦碱金属蒸气激光器密闭管 腔，以提高半导体侧面泵浦碱金属蒸气激光器对泵浦光的利用率，同 时有效抑制半导体侧面泵浦碱金属蒸气激光器的侧面寄生振荡。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种侧面泵浦碱金属蒸气激 光器密闭管腔，其包括：碱金属蒸气管腔侧壁6和位于碱金属蒸气管 腔6的两侧端窗10，碱金属蒸气管腔侧壁6的内壁面设置打毛区域7， 打毛区域7做打毛处理，相邻的打毛区域7之间未打毛的区域形成半 导体泵浦光束入射用区域，所述打毛区域7表面镀高反膜8，形成高 反膜区域9。

其中，所述高反膜8的内侧空间设置工作介质。

其中，所述工作介质为碱金属增益介质。

其中，所述密闭管腔内部充入缓冲气体，缓冲气体为氦气、甲烷、 乙烷或者为上述气体的混合气体。

本发明还提供一种侧面泵浦碱金属蒸气激光器系统，其包括：密 闭管腔，套设在密闭管腔外部的圆筒式加热-温控环4，圆筒式加热- 温控环4上开设有半导体泵浦光束射入口5，设置在每个半导体泵浦 光束射入口5外侧的激光光源系统；半导体泵浦光束射入口5与密闭 管腔内壁上设置的半导体泵浦光束入射用区域位置相对应。

其中，每个激光光源系统包括半导体激光泵浦光源1、布拉格体 光栅2和发散角控制光学透镜组3。

其中，所述激光光源系统的数量以设置的半导体激光侧面泵浦结 构的需要为准。

其中，所述激光器系统采用三方向泵浦方式，设置三个激光光源 系统，三个激光光源系统均匀分布在圆筒式加热-温控环4外部。

其中，所述圆筒式加热-温控环4和碱金属蒸气管腔侧壁6之间 垫入高效传热介质。

其中，所述半导体泵浦光束射入口5为设置在圆筒式加热-温控 环4侧表面的细长形狭缝，以透过半导体激光的泵浦能量。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的侧面泵浦碱金属蒸气激光器密闭管腔，具 有以下优点：

(1)密闭管腔的内侧面镀高反膜，可以将传输至管腔外壁的泵 浦光高效折返回管腔内，可以实现泵浦光在腔内多次反射以充分利用 泵浦能量。