[发明专利]一种脉冲激光器及其应用

说明书

本申请公开了一种1.55微米脉冲激光器及其应用，包括泵浦源、输入镜、增益介质、调Q元件和输出镜；泵浦源与输入镜、增益介质、调Q元件和输出镜依次沿光路同轴设置；增益介质包括化学式为Er_xYb_yR_(1‑x‑y)Al₃(BO₃)₄的晶体，其中x＝0.5～3.0at.％，y＝5～30at.％，R选择Sc、Y、Gd、Lu元素中的至少一种，具有高的热导率，能实现高的脉冲重复频率且提高输出激光的稳定性。泵浦源为脉冲工作模式，泵浦脉冲周期为2～100ms，泵浦脉冲宽度为0.05～3ms。该脉冲激光器作为便携式激光测距仪的探测光源，扫描速度高，接收信号的数据量大，极大提高测距仪的测量精度并拓展其应用范围。

技术领域

本申请涉及一种脉冲激光器及其应用，尤其涉及一种人眼安全1.55微米波段微型脉冲激光器，属于激光器件技术领域。

背景技术

人眼安全1.55微米波段激光测距仪广泛应用于遥感、测量和军事等领域。便携式激光测距仪需要一个小型化、成本低和性能稳定的1.55微米波段固体脉冲激光器输出探测光束。为了精确测量几公里距离内的目标，脉冲激光应具有万瓦级的高峰值功率、纳秒级的窄脉冲宽度和良好的输出光束质量。目前，被动调Q铒镱双掺磷酸盐玻璃微型激光可以实现高的峰值输出功率和窄的脉冲宽度，已被广泛用作1.55微米波段便携式激光测距仪的探测光束。然而，由于磷酸盐玻璃低热导率(约0.8Wm^-1K^-1)所导致的严重热效应，铒镱双掺磷酸盐玻璃激光在高峰值功率工作时的脉冲重复频率一般比较低(通常为10Hz)。高重复频率可以实现高的扫描速度，并增加接收信号的数据量，从而极大提高测距仪的测量精度并拓展其应用范围。因此，开发出一种可在百赫兹重复频率下工作的高峰值功率1.55微米微型脉冲激光器对激光测距仪而言很有必要。

发明内容

本申请提供了一种具有百赫兹级重复频率、万瓦级峰值功率和纳秒级脉冲宽度的人眼安全1.55微米波段微型脉冲激光器，能够解决现有该波段便携式激光测距仪探测光束脉冲重复频率低的问题。

根据本申请的一个方面，提供一种1.55微米脉冲激光器，包括泵浦源、输入镜、增益介质、调Q元件和输出镜；

所述泵浦源与输入镜、增益介质、调Q元件和输出镜依次沿光路同轴设置；

所述增益介质包括化学式为Er_xYb_yR_(1-x-y)Al₃(BO₃)₄的晶体，其中x＝0.5～3.0at.％，y＝5～30at.％，R选择Sc、Y、Gd、Lu元素中的至少一种；

所述泵浦源采用脉冲工作模式，泵浦脉冲周期为2～100ms，泵浦脉冲宽度为0.05～3ms；

所述调Q元件在1.55微米波段处的初始透过率为80％～95％；

所述输出镜在1.55微米波段处的透过率为10％～30％。

1.55微米波段激光经所述调Q元件和所述输出镜后的损耗合计为15％～40％。

所述输入镜、增益介质、调Q元件和输出镜采用光胶(晶体抛光后表面镀膜加压加热)或键合(晶体抛光后直接加热加压)方式结合。

所述脉冲激光器包括聚焦耦合镜，所述聚焦耦合镜设置在所述泵浦源和所述输入镜之间，用于将所述泵浦源的出射光聚焦在所述增益介质上。所述增益介质置于泵浦光的聚焦点附近，不超出泵浦源出射光束的瑞利长度范围，增益介质中泵浦激光的腰斑直径为100～350微米。

所述泵浦源为半导体激光器；所述泵浦源可产生976纳米或940纳米波段激光。