[实用新型]低量子亏损的薄片激光器

说明书

本实用新型提供一种低量子亏损的薄片激光器，包括：第一振谐腔，包括双色镜、第一薄片增益模块、第二薄片增益模块；第二振谐腔，包括1030nm/1048nm高反镜和耦合输出镜，所述第二振谐腔与所述第一振谐腔共用所述第一薄片增益模块；第一个谐振腔产生1030nm的激光，其泵浦第一增益薄片增益模块使其发生粒子数反转，使得第二谐振腔产生振荡，从所述耦合输出镜输出1048nm的激光束。上述装置中能量子亏损低、光束质量好、输出功率高。

技术领域

本实用新型涉及一种薄片激光器，特别是涉及一种低量子亏损的薄片激光器。

背景技术

薄片激光器是当前高平均功率激光器的重要发展方向，激光介质的散热特性是影响高功率激光器发展的重要因素，薄片激光器采用厚度为100-200μm的晶体作为增益介质，其通过特殊的焊接工艺与自然界中导热系数最高的金刚石进行焊接，因此其可以高效的将晶体中的热量传递到热沉上；另外在背面冷却技术以及端面平顶泵浦光加持下这种结构可以产生垂直于薄片激光增益介质表面、几乎均匀的轴向一维热流，因而可以减小热透镜效应和增益介质中的热沉积，使得在获得高功率激光输出同时,保持高效率和高光束质量。

对于高功率激光器而言，为了获得更高的激光平均功率输出，需要尽量减小增益介质中废热的产生，或者采取较好的散热结构从而将晶体中产生的废热及时从晶体中导出。从减少废热产生角度来说，一般采用的方法是直接将基态粒子激发到激光上能级，即所谓的带内泵浦；从增加导热性能角度来说，一方面可以采用光纤、INNOSLAB以及薄片结构这些面积体积比较大的放大结构作为激光增益介质，另一方面对于薄片激光器来说可以采用导热系数更高的金刚石来替代铜钨合金作为热沉和晶体间的导热材料。

对于薄片激光器而言，常用且较成熟的增益介质是Yb:YAG晶体，对于Yb:YAG而言其吸收峰主要集中在940nm、969nm以及1030nm。对于商业化的泵浦LD而言常见的波长有940nm以及969nm，由于Yb:YAG晶体在940nm附近的吸收峰比较宽而在969nm附近的吸收峰比较窄，因此940nm的泵浦一般不需要进行波长控制，而969nm对应的LD需要增加VBG模块对输出光进行波长锁定。在低功率下使用常规的940nm泵浦和使用969nm差别不大，但是对于940nm泵浦而言，随着泵浦功率的增加热积累逐渐增加将会恶化激光的波前并改变腔的稳定性，从而恶化了激光器的输出光束质量并限制了激光器功率的进一步提高。为了获得更高的激光平均功率输出，可以采用969nm VBG波长锁定的LD作为Yb:YAG薄片激光器的泵浦源，采用该方案可以将处于基态的粒子直接泵浦到激光上能级，减少了激光增益晶体的量子损耗，通过该方案可以获得比传统940nm泵浦更高的激光输出，然而该方法激光输出功率受到969nm泵浦LD功率的限制。

论文 M,Miura T,Chyla M,et al.Suppression of nonlinear phononrelaxation in Yb:YAG thin disk via zero phonon line pumping[J].Opticsletters,2014,39(16):4919-4922中，比较了940nm泵浦和969nm泵浦两种方案的激光输出特性，实验中采用940nm泵浦，当泵浦功率达到250W左右，激光腔开始不出光，而采用969nm泵浦时泵浦功率增加到400W左右，腔才开始不出光。其共同的特点是：在输出激光的状态下，当晶体表面温度达到100℃左右，激光腔开始不出光。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种能量子亏损低、光束质量好、输出功率高的低量子亏损薄片激光器。为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：一种低量子亏损的薄片激光器，包括：