[发明专利]一种高效率产生2.3μm激光的装置及方法

权利要求书

1.一种高效率产生2.3μm激光的装置，其特征在于，包括：

泵浦光，该泵浦光的中心波长为790nm；

输入镜，该输入镜对该泵浦光具有高透过率，对2μm和2.3μm的激光均具有高反射率；

增益介质，该增益介质中掺Tm³⁺；

第一输出镜，该第一输出镜对2μm激光部分透过，同时对2.3μm激光具有高透过率，该输入镜与该第一输出镜组成2μm激光谐振腔；

第二输出镜，该第二输出镜对2.3μm激光部分透过，同时对2μm激光具有高透过率，该输入镜与该第二输出镜组成2.3μm激光谐振腔；

其中，Tm³⁺为铥离子，通过Tm³⁺离子中2μm激光的受激辐射跃迁，加快³H₄能级的粒子数转移，增强2.3μm激光从³H₄能级到³H₅能级的跃迁时激光上能级粒子数的有效布局。

2.根据权利要求1所述的一种高效率产生2.3μm激光的装置，其特征在于，该增益介质的基质为晶体或陶瓷。

3.根据权利要求1所述的一种高效率产生2.3μm激光的装置，其特征在于，该输入镜采用JGS2、JGS3或者氟化钙基底，其中，JGS为光学石英玻璃。

4.根据权利要求1所述的一种高效率产生2.3μm激光的装置，其特征在于，该第一输出镜采用JGS2、JGS3或者氟化钙基底，JGS为光学石英玻璃。

5.根据权利要求1所述的一种高效率产生2.3μm激光的装置，其特征在于，该第二输出镜采用JGS2、JGS3或者氟化钙基底，JGS为光学石英玻璃。

6.根据权利要求1所述的一种高效率产生2.3μm激光的装置，其特征在于，掺Tm³⁺激光器的速率方程模型如下：

N_i表示第i能级的粒子数密度，σ_a为泵浦光吸收截面，h表示普朗克常量，I_p和v_p分别为泵浦光的光强和频率，和分别为2.3μm和2μm激光的光子数密度，n₁为2.3μm激光增益介质的折射率，n₂为2μm激光增益介质的折射率，k_CR为交叉弛豫系数，β_ij为从第i能级向第j能级的自发辐射跃迁的分支比，f_μ1和f_l1表示2.3μm激光的上下激光能级的玻尔兹曼布居数，f_μ2和f_l2表示2μm激光的上下激光能级的玻尔兹曼布居数；σ_e1代表2.3μm激光的受激发射截面；σ_e2表示2μm激光的受激发射截面，τ_i是指粒子在第i能级的寿命，τ_nr4表示³H₄能级的多声子弛豫时间，k_ETU为上转换系数，k_CR为交叉弛豫过程的特征参数，τ_c1为2.3μm激光的光子寿命，τ_c2为2μm激光的光子寿命。

7.根据权利要求6所述的一种高效率产生2.3μm激光的装置，其特征在于，粒子在³H₄能级的寿命与掺Tm³⁺浓度和交叉弛豫过程的关系为：

k_CR为交叉弛豫过程的特征参数，N_Tm为掺Tm³⁺的浓度，τ₄为粒子在³H₄能级的寿命，为Tm³⁺低浓度掺杂时粒子在³H₄能级的寿命。