[发明专利]采用负支共焦非稳腔结构的准分子宽带泵浦碱金属激光器

说明书

本发明公开了一种采用负支共焦非稳腔结构的准分子宽带泵浦碱金属激光器，包括泵浦源，凹面反射镜a，凹面反射镜b，碱金属蒸汽池，加热炉，平面高反镜。该碱金属激光器适用于将钠、钾、铷、铯等碱金属作为增益介质，利用凹面反射镜a和凹面反射镜b所构成的负支双凹共焦非稳腔，使环形光斑的泵浦光在非稳腔内按照非稳腔放大率进行多次缩束，以及反射，使泵浦光在碱金属蒸汽池内均匀分布，实现反复泵浦，增加了准分子与泵浦光之间的相互作用长度，能够极大地增加准分子对泵浦光的吸收利用，提高转化效率。本方法可以在激光器腔长一定的情况下，充分利用泵浦光，并且易于实现；通过该方法可以使准分子宽带泵浦碱金属激光器应用于高能激光领域。

技术领域

本发明涉及碱金属激光技术领域，特别涉及一种负支共焦非稳腔结构设计，来提高碱金属激光器转化效率的新方法。

背景技术

准分子宽带泵浦碱金属激光器(Excimer pumped alkali laser,XPAL)利用碱金属与惰性气体(或烷烃类气体)所形成的准分子，可实现对泵浦光的宽带吸收，解决了半导体泵浦碱金属激光器(Diode pumped alkali laser,DPAL)的吸收线宽与泵浦光发射线宽严重不匹配的问题。此外，XPAL通过对碱金属n²P_3/2与n²P_1/2能级的弛豫控制，可实现碱金属D₁线激光输出，或者实现碱金属D₂线激光输出，因而，在高能激光领域受到了广泛的关注。

由于碱金属与惰性气体或烷烃类气体所形成的是范德华团簇，基态(X)与激发态(B)的跃迁距比较小，导致了准分子对泵浦光的吸收相对较弱，XPAL对泵浦光的吸收系数k(λ)～10^-36-10^-37cm^-5，相比DPAL要低两个数量级，极大地限制了XPAL在高能激光领域的发展。另一方面，DPAL在高功率输出下，其非线性效应较强，对DPAL的发展造成极大的制约，而XPAL的非线性效应不明显，因此，通过技术手段来改善XPAL对泵浦光的吸收，将有助于推动XPAL在高能激光领域的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供了一种采用负支共焦非稳腔结构的准分子宽带泵浦碱金属激光器来提高激光转化效率的新方法，可以解决其在高能激光领域发展中遇到的转化效率低的问题。

本发明的技术方案如下：

一种采用负支共焦非稳腔结构的准分子宽带泵浦碱金属激光器的结构包括一泵浦源，所述泵浦源输出激光波长对应于所使用的碱金属与惰性气体或烷烃类气体所形成准分子的蓝翼吸收伴峰，所述泵浦源输出激光光斑横截面为环形分布，环形光斑外直径为A，内直径为B；

一凹面反射镜a作为腔镜，可实现对泵浦光波长的高反射率，以及对激光器输出激光波长的部分反射，所述凹面反射镜a的横截面直径为C，曲率半径为R₁，焦距为f₁，f₁＝R₁/2，一凹面反射镜b作为另一腔镜，可实现对泵浦光波长的高反射率，以及对激光器输出激光波长的高反射率，所述凹面反射镜b的横截面直径为D，曲率半径为R₂，焦距为f₂，f₂＝R₂/2，凹面反射镜a与凹面反射镜b构成负支共焦非稳腔，腔长为L，L＝f₁+f₂，共同焦点为F，非稳腔的放大率M＝|R₂/R₁|，凹面反射镜a与凹面反射镜b之间存在关系：R₂＝M×R₁，f₂＝M×f₁，D＝M×C；一平面高反镜在激光器内与激光器产生激光传输方向成45°放置，可实现对激光器输出激光波长的高反射率；

一碱金属蒸汽池，所述碱金属为钠、钾、铷或铯，所述蒸汽池内充有足量碱金属，以及相应的惰性气体或烷烃类气体作为缓冲气体；一加热炉用于加热碱金属蒸汽池至所需温度；