[发明专利]一种瓦级连续单频全固态激光器

说明书

本发明公开了一种瓦级连续单频全固态激光器，属于激光技术领域，瓦级连续单频全固态激光器包括：第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜、第四腔镜、增益晶体、光学单向器、布氏片和非线性晶体；布氏片设置在第三腔镜和非线性晶体之间的光路上，布氏片与第三出射光的夹角为34.6°，用于保证线偏振激光振荡；非线性晶体设置在布氏片与第四腔镜之间的光路上，非线性晶体用于抑制多模振荡以及跳模。本发明通过布氏片以损耗偏振方向垂直于入射面的振荡光，缓解了高功率泵浦时的热致退偏现象，实现了较高偏振度的激光输出，通过非线性晶体引入非线性损耗的同时，实现了高质量和高稳定性的双波长激光输出。

本申请是名为《一种瓦级连续单频全固态激光器》的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2020年09月01日，申请号为202010902188.4。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种瓦级连续单频全固态激光器。

背景技术

全固态连续单频1319nm激光器由于其在高输出功率的条件下仍具有低噪声、窄线宽、高光束质量和高稳定性等优点而被广泛应用于相干通信、激光雷达和激光医学等多个领域。随着科学技术的日益革新，人们对连续单频1319nm激光器的输出功率提出了要求，尤其是在光纤通讯中，输出高功率的信号源可以用于更远的信号传递。

连续单频1319nm激光器的一种实现方式是通过整块Nd:YAG晶体制成的非平面环形腔制备高质量的连续单频1319nm激光源，通过对Nd:YAG晶体施加一定方向的磁场并结合反射面全反射角的设计可以在增益晶体内实现单向环形运转，在输出面镀有偏振膜实现线偏振荡。受限于腔长、光路无法调节等因素，整块Nd:YAG非平面环形腔输出功率限制于瓦级以下。

高功率连续单频1319nm激光的实现是将整块Nd:YAG非平面环形腔作为种子源通过多级激光放大器，增加激光放大器的级数实现高功率激光输出。放大器的输出光束受增益晶体热效应的逐级累积出现退化，限制了高功率高光束质量激光的实现。放大器的输出功率的提升依赖于种子光功率的饱和程度，种子光功率限制了放大器功率的进一步提升。

目前，现有报道中采用单块Nd:YAG的环形谐振腔，由于晶体对泵浦的吸收效率低且泵浦功率低，设计的腔长不能在高功率泵浦下运转，腔内插入标准具进行选模，受温度影响较大，不能长期稳定的单频运转。对于高功率端面泵浦的单块Nd:YAG环形谐振腔来说，增益晶体在严重的热应力下产生热致双折射效应，继而引发热致退偏，严重的热致退偏会加大激光器损耗，降低输出激光的光束质量，引发多模激光振荡。因此，现有的激光器不能在保证高质量输出的同时，保证高输出功率，无法满足市场需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种瓦级连续单频全固态激光器，以在实现高质量输出的同时，提高输出功率，从而满足市场需求。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种瓦级连续单频全固态激光器，包括：第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜、第四腔镜、增益晶体、光学单向器、布氏片和非线性晶体；

所述第一腔镜、所述第二腔镜、所述第三腔镜和所述第四腔镜的偏向角均小于90°；所述偏向角为对应腔镜的入射光线和反射光线之间的夹角；

所述第一腔镜用于将接收到的泵浦光透射至所述增益晶体，以及将接收到的所述第四腔镜的出射光线反射出去，形成第一出射光；

所述增益晶体设置在所述第一腔镜和所述光学单向器之间的光路上，所述增益晶体用于接收所述第一出射光和所述泵浦光，并对所述第一出射光进行增益，形成增益光；所述增益晶体为111切割方向的φ3mm×(5+22)mm的YAG/Nd:YAG复合晶体，掺杂部分的掺杂浓度为1.1at.％；

所述光学单向器设置在所述增益晶体和所述第二腔镜之间的光路上，所述光学单向器用于使所述增益光单向传输；