[发明专利]激光晶体、固体激光器及其应用

说明书

本发明提供了激光晶体、固体激光器及其应用，所述激光晶体包括基质及掺杂物质，所述掺杂物质包括Nd³⁺、Er³⁺、Ho³⁺；Nd³⁺的掺杂浓度范围为0.1％～5％，Er³⁺的掺杂浓度范围为0.1％～30％，Ho³⁺的掺杂浓度范围0.1％～10％，上述浓度范围为摩尔比。本发明具有激光输出效率高等优点。

技术领域

本发明涉及激光器，特别涉及激光晶体、固体激光器及其应用。

背景技术

2.5～3.1微米波段激光在军事、激光雷达、大气污染监测、生物工程、医疗卫生等领域具有广泛的应用前景，而且是可以通过光学参量振荡的技术手段实现更长波段的激光输出。

目前，在2.5～3.1微米波段研究比较集中的是利用掺铒(Er³⁺)激光晶体，如YAG、GGG和LYF等，而且2.94微米高浓度掺Er³⁺的YAG晶体已经获得产业化。然而，掺Er³⁺的激光材料，一般在特定的基质中只能获得固定波长且荧光光谱非常窄的激光，不利于制作超快激光器和长波段调谐激光器，而且铒离子的⁴I_11/2→⁴I_13/2跃迁是属于两个激发态能级之间的跃迁，一般情况下，上能级⁴I_11/2的荧光寿命会远远低于下能级⁴I_13/2的荧光寿命，导致很容易出现上能级粒子数低于下能级粒子数，难于形成粒子数反转，最终出现激光自终止，需要Er³⁺离子的高浓度掺杂通过上转换的能量传递机制实现荧光输出，高浓度掺杂很难获得光学质量高的激光晶体。

另外，掺钬(Ho³⁺)激光晶体理论上也能实现2.9微米激光，但缺乏泵浦源的问题严重制约了Ho³⁺的2.8～3.0微米的连续激光输出。Ho³⁺不存在与Er³⁺类似的上转换的能量传递机制，不能通过高浓度掺杂实现2.8～3.0微米的激光输出，而且Ho³⁺的⁵I₆→⁵I₇跃迁同样属于两个激发态能级之间的跃迁，难以形成粒子数反转，最终出现激光自终止。因此，Ho³⁺离子难于实现2.9微米激光输出。

相较于非常成熟的1微米激光材料，当前国内外仍没有实现光谱展宽较宽的2.5～3.1微米固态激光材料。鉴于2.5～3.1微米激光材料对实现中红外超快激光和中红外宽波长调谐的重要影响，为了增强中红外激光晶体材料的发光效率及解决相关激光材料激光自终止和缺乏泵浦源的问题，本发明提供一种使用新型中红外钕铒钬三掺的激光晶体材料的全固态激光器。

发明内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种激光晶体。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

激光晶体，所述激光晶体包括基质；所述激光晶体还包括：

掺杂物质，所述掺杂物质包括Nd³⁺、Er³⁺、Ho³⁺；Nd³⁺的掺杂浓度范围为0.1％～5％，Er³⁺的掺杂浓度范围为0.1％～30％，Ho³⁺的掺杂浓度范围0.1％～10％，上述浓度范围为摩尔比。

本发明的另一目的在于提供了应用上述激光晶体的固体激光器，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

固体激光器，所述固体激光器包括晶体和泵浦源，所述晶体采用本发明的上述激光晶体。

本发明的另一目的在于提供了上述固体激光器的应用，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：