[发明专利]金刚石拉曼长波激光装置及本征吸收带预填充方法

权利要求书

1.一种金刚石拉曼长波激光装置，包括光学共轴放置的泵浦源(1)、金刚石晶体(2)、金刚石晶体热沉(3)和光学器件(4)，其特征在于，还包括原子预振模块(5)；

所述泵浦源(1)用于发射泵浦激光(1-1)提供泵浦能量；

所述金刚石晶体(2)用于产生拉曼激光，且所述金刚石晶体[110]方向平行于光轴方向；所述金刚石晶体(2)具有前泵浦面(2-11)、后泵浦面(2-12)、至少一个预振面、以及监控面；所述预振面为除前泵浦面(2-11)、后泵浦面(2-12)以外的所述金刚石晶体(2)的一个或多个侧面；所述前泵浦面(2-11)、后泵浦面(2-12)或侧面复用为监控面；

所述金刚石晶体热沉(3)用于固定支撑所述金刚石晶体及为所述金刚石晶体散热；

所述光学器件(4)用于调整拉曼激光，使拉曼激光实现激光光束整形、分光、偏振态控制或形成激光反馈振荡中的一种或多种；

所述原子预振模块(5)用于本征吸收带预填充以降低泵浦光损耗，所述原子预振模块(5)包括：波长反馈精控器(5-1)、探测器(5-2)、预振激光模块(5-3)和预振监控器(5-4)，所述探测器(5-2)、预振激光模块(5-3)和预振监控器(5-4)均与所述波长反馈精控器(5-1)通信连接；

所述探测器(5-2)置于所述金刚石晶体(2)的前侧方，用于探测所述金刚石晶体(2)前泵浦面(2-11)反射的部分泵浦激光的波长，并将波长信息传输至所述波长反馈精控器(5-1)；

所述预振激光模块(5-3)置于所述金刚石晶体(2)的预振面且垂直放置，以使所述预振激光模块(5-3)发射的预振激光能够垂直预振面入射，所述波长反馈精控器(5-1)将从所述前泵浦面(2-11)接收的波长信息设置为所述预振激光模块(5-3)的波长参数，并控制所述预振激光模块(5-3)根据所述波长参数输出预振激光，以使所述预振激光对准至少一个所述预振面进行预振；

所述预振监控器(5-4)置于监控面的侧方，用于监测所述监控面的温度场分布，并将所述温度场分布数据传输至所述波长反馈精控器(5-1)；

所述波长反馈精控器(5-1)接收所述温度场分布数据，当温度场分布均匀度小于90％时，控制所述预振激光模块(5-3)增大输出的预振激光的功率，直至温度场分布均匀度达到90％。

2.根据权利要求1所述的金刚石拉曼长波激光装置，其特征在于，所述预振激光模块(5-3)包括：预振激光器(5-31)和预振激光整形器(5-33)；

所述预振激光器(5-31)用于产生预振激光；

所述预振激光整形器(5-33)用于将所述预振激光器(5-31)产生的预振激光整形为均匀的预振激光，以使均匀的预振激光对至少一个所述预振面进行预振。

3.根据权利要求1所述的金刚石拉曼长波激光装置，其特征在于，所述预振激光的波长精度小于2nm。

4.根据权利要求1所述的金刚石拉曼长波激光装置，其特征在于，所述预振激光的波长为3.5μm-6.5μm。

5.根据权利要求2所述的金刚石拉曼长波激光装置，其特征在于，所述预振激光器(5-31)线宽小于0.5nm。

6.根据权利要求1所述的金刚石拉曼长波激光装置，其特征在于，所述探测器(5-2)波长精度小于2nm。

7.根据权利要求2所述的金刚石拉曼长波激光装置，其特征在于，所述预振激光整形器(5-33)为波导或者透镜组。

8.根据权利要求1所述的金刚石拉曼长波激光装置，其特征在于，所述预振激光模块(5-3)发射的预振激光覆盖每个所述预振面的面积均大于90％。

9.根据权利要求2所述的金刚石拉曼长波激光装置，其特征在于，所述预振激光模块(5-3)的数量与所述预振面的数量一致，且所述预振激光模块(5-3)与预振面一一对应设置。

10.一种金刚石本征吸收带预填充方法，用于权利要求1至9任一项所述的金刚石拉曼长波激光装置，其特征在于，所述方法包括：

波长定位探测步骤：所述探测器(5-2)探测所述金刚石晶体(2)前泵浦面(2-11)反射的部分泵浦激光(1-1)的波长，并将波长信息传输至所述波长反馈精控器(5-1)；

预振激光模块启动优化步骤：所述波长反馈精控器(5-1)接收所述波长信息，将所述波长信息设置为所述预振激光模块(5-3)的波长参数并启动所述预振激光模块(5-3)，所述预振激光模块(5-3)按照所设置的波长参数输出预振激光，以使所述预振激光对准至少一个预振面进行预振，预振过程中，所述预振监控器(5-4)监测所述监控面的温度场分布，并将温度场分布数据传输至所述波长反馈精控器(5-1)，所述波长反馈精控器(5-1)接收所述温度场分布数据，当温度场分布均匀度小于90％时，调整所述预振激光模块(5-3)增大输出的预振激光功率；

平衡态稳定工作步骤：重复所述预振激光模块启动优化步骤，直至温度场分布均匀度达到90％。