[发明专利]一种单向行波环形2μm单频可调谐固体激光器

说明书

一种单向行波环形2μm单频可调谐固体激光器，它涉及一种单频固体激光器，属于光学领域，解决现有2μm单频固体激光器输出功率下降、光束质量劣化以及频率稳定性不高的问题。本发明入射至耦合系统的泵浦光经耦合系统耦合后依次入射至泵浦光输入镜、F‑P标准具及晶体中，晶体在泵浦光的抽运下产生顺时针和逆时针方向传播的振荡光，逆时针方向传播的振荡光入射至F‑P标准具、泵浦光输入镜及输出镜，部分振荡光经输出镜透射出去，剩余部分的逆时针方向传播的振荡光经过二分之一波片和旋光器，入射至二色镜上、第三平凸透镜、反射镜、晶体、F‑P标准具、泵浦光输入镜及输出镜，最后形成增益从输出镜透射出去成为2μm单频激光。

技术领域

本发明涉及一种单频固体激光器，属于光学领域。

背景技术

2μm单频激光覆盖了水分子和CO₂分子等分子的吸收带，具有大气吸收较弱，对雨雾的穿透能力强和对人眼安全的优点，使得其在激光测距、各种用途的激光雷达以及医疗诊断等多方面发挥着重要作用。2μm单频激光器在大气遥感、高分辨率光谱、光学频率标定和光学参量振荡器等领域有着重要作用。另外2μm单频激光可以作为多普勒相干测风雷达、高精度的光学干涉仪、测量地球大气温度和浓度变化的差分吸收雷达的首选光源。

目前的2μm单频固体激光器存在输出功率下降、光束质量劣化以及频率稳定性不高的问题。在采用全固态固体激光器实现2μm单频激光的研究上，目前研究重心在环形腔和腔内插入轴模选择元件两种方法上。

发明内容

本发明目的是为了解决现有2μm单频固体激光器存在输出功率下降、光束质量劣化以及频率稳定性不高的问题，提供了一种单向行波环形2μm单频可调谐固体激光器。

一种单向行波环形2μm单频可调谐固体激光器包括第一平凸透镜、第二平凸透镜、第三平凸透镜、泵浦光输入镜、F-P标准具、Tm:YAG晶体、反射镜、二色镜、旋光器、二分之一波片及输出镜；

所述的第一平凸透镜和第二平凸透镜的凸面相对，构成耦合系统；

入射至耦合系统的785nm泵浦光经耦合系统耦合后以45°入射至泵浦光输入镜；泵浦光输入镜透过的785nm泵浦光入射至F-P标准具，经F-P标准具透过的785nm泵浦光入射至Tm:YAG晶体中，Tm:YAG晶体在785nm泵浦光的抽运下产生顺时针方向传播的振荡光和逆时针方向传播的振荡光，然后785nm泵浦光以45°入射至反射镜，并由反射镜反射至第三平凸透镜的平面，穿过第三平凸透镜的785nm泵浦光经过二色镜后透射出去；

顺时针方向传播的振荡光以45°入射至反射镜，并由反射镜反射至第三平凸透镜的平面，穿过第三平凸透镜的顺时针方向传播的振荡光以45°入射至二色镜上，顺时针方向传播的振荡光经二色镜反射后继续顺时针方向传播，经过旋光器和二分之一波片后偏振态由垂直偏振变为水平偏振，水平偏振的顺时针方向传播的振荡光入射至输出镜后部分透射出去，剩余部分无法形成增益输出；

逆时针方向传播的振荡光入射至F-P标准具，经F-P标准具透过的逆时针方向传播的振荡光以45°入射至泵浦光输入镜，经泵浦光输入镜反射的逆时针方向传播的振荡光以45°入射至输出镜，部分逆时针方向传播的振荡光经输出镜上透射出去，剩余部分的逆时针方向传播的振荡光经过二分之一波片和旋光器后成为逆时针方向传播的单频振荡光；

逆时针方向传播的单频振荡光以45°入射至二色镜上，由二色镜反射至第三平凸透镜的凸面，穿过第三平凸透镜的逆时针方向传播的单频振荡光以45°入射至反射镜上，并由反射镜反射继续经过Tm:YAG晶体、F-P标准具、泵浦光输入镜及输出镜，最后形成增益从输出镜透射出去成为2μm单频激光。

本发明因为输出镜对水平偏振的光透过率高，因此水平偏振的顺时针方向传播的振荡光入射至输出镜后部分透射出去，剩余部分无法形成增益输出。