[发明专利]非链式脉冲HF激光泵浦的Fe2+:ZnSe激光器

说明书

本发明提供了一种非链式脉冲HF激光泵浦的Fe²⁺:ZnSe激光器，其包括：非链式脉冲HF激光器、聚焦单元、Fe²⁺:ZnSe晶体、激光谐振腔，非链式脉冲HF激光器作为泵浦源，用于发射泵浦光；聚焦单元用于将非链式脉冲HF激光器发出的激光聚焦；Fe²⁺:ZnSe晶体用于作为激光增益介质；激光谐振腔用于对腔内光子进行振荡，实现放大，输出激光；非链式脉冲HF激光器发出的激光通过聚焦单元聚焦在激光谐振腔内的Fe²⁺:ZnSe晶体上，对Fe²⁺:ZnSe晶体进行泵浦，Fe²⁺:ZnSe晶体产生粒子数反转，在谐振腔反射镜和输出耦合镜构成的谐振腔的反馈作用下产生激光，经输出耦合镜输出。

技术领域

本发明涉及固体中红外脉冲激光技术，特别涉及一种非链式脉冲HF激光泵浦的室温高能Fe²⁺:ZnSe激光器。

背景技术

3-5μm波段中红外辐射位于大气透过率最高的传输窗口，理想的大气传输特性使得该波段的激光器在大气遥感、激光雷达等领域有很好的应用前景。同时由于飞机、导弹尾焰的黑体辐射正好位于该波段内，3-5μm波段激光在光电对抗领域有迫切的应用需求。目前，固体激光获得中红外激光输出主要采用基于光参量振荡的间接泵浦方法，与之相比，采用直接泵浦的新型中红外固体激光器在原理设计和激光器结构上更为简单紧凑。Fe²⁺:ZnSe激光器是一种通过直接泵浦可以获得高效中红外激光输出的固体激光器，该类激光器具有激光波长调谐范围宽、吸收带较宽、增益横截面大、荧光量子效率高等优点，近年来受到广泛关注。Fe²⁺离子在基质材料ZnSe中的以截面-波长形式反映的吸收和发射光谱如图1所示，吸收截面峰值0.97×10^-18cm²位于3μm附近，发射截面峰值1.4×10^-18cm²位于4.3μm附近。

Fe²⁺:ZnSe激光器首先于1999年由Adams等人在低温条件(15-180K)下实现了Fe²⁺:ZnSe单晶的脉冲激光输出，并实现了3.98～4.54μm范围内的波长调谐。低温下工作将增加制冷装置，给应用带来不便，2005年Kernal等人首次实现室温条件下的脉冲Fe²⁺:ZnSe激光输出。

目前公开报道的3μm波段窄脉冲泵浦源主要集中于各类固体激光器，主要包括调Q激光器、光学参量振荡器和量子级联激光器等，采用垂直入射泵浦的方案，即泵浦光光路与谐振腔光轴重合。

现有激光器至少存在以下技术缺陷：(1)目前3μm波段窄脉冲固体激光源最高能量为35mJ，在室温时采用这类激光泵浦源获得的Fe²⁺:ZnSe激光最高能量为6mJ，由于3μm波段窄脉冲固体激光源的能量限制，Fe²⁺:ZnSe激光输出也相应的受到了限制。(2)由于泵浦光波长与输出Fe²⁺:ZnSe激光波长接近，垂直入射泵浦方案对镜面镀膜等要求很高，不利于工程实现。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种工作于室温条件下的非链式脉冲HF激光泵浦的Fe²⁺:ZnSe激光器，采用非链式脉冲HF激光器作为泵浦源。

(二)技术方案