基于石墨烯的被动调Q Nd:YAG人眼安全激光器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于石墨締的被动调QNchYAG人眼安全激光器，属固态激光技术 领域。
【背景技术】
[0002] 1444皿波长的激光有着多种重要的应用。首先，1444皿属于人眼安全范围的波 长，因此在眼部治疗医疗领域有重要应用。此波长对水有一个消光系数，因此1. 4ym激光 在大气科学试验中起重要的作用。另外，1.4ym激光在通信、工业、军事领域中同样有重要 的应用。
[0003] 现有技术中，连续波、被动调Q、锁模在通常研究波长如1064nm、1319nm、 946nm的Nd:YAG晶体激光器中已被报道，然而，很少有关注I. 4ym左右激光 的报道。2007年，JanSulc等人利用NchYAG作为激光晶体Qan§uk;，Pavel Ar扫tor,HelenaJellnkov扫，KarelNejezchlebandV扫clavSkoda,: "1.44-limgiant pulsegeneration",Proc.SPIE6451,SolidStateLasersXVI:Technologyand Devices, 64511H(2007))，产生1444皿连续激光，然后使用Co:ML0作为可饱和吸收体进行 被动调Q，得到最大平均输出功率为l〇7mw，脉冲重复频率2. 4KHZ的激光输出，该功率输出 比较低，远达不到实际应用中所需的功率要求。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提出了一种基于石墨締的被动调Q NchYAG人眼安全激光器，第一次采用石墨締作为可饱和吸收体实现被动调Q的1444皿 NchYAG激光器。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] -种基于石墨締的被动调QNchYAG人眼安全激光器，包括累浦源、禪合透镜组、激 光晶体、调Q器件、输入镜Ml、输出镜M2和溫度控制系统，累浦源位于禪合透镜组之前，禪合 透镜组之后由输入镜Ml和输出镜M2构成谐振腔，谐振腔内依次放置激光晶体和调Q器件， 激光晶体、调Q器件均置于溫度控制系统中W保持两者的溫度恒定；输入镜Ml的输入端面 是平面，输出端面是凹面；输出镜M2的两端面是平面，其特征在于激光晶体采用NchYAG晶 体，其两端面锻有对1400-1450皿、808皿波长的光透过率为T> 99. 8 %的高透膜；输入镜 Ml的平面锻有对808nm波长的光高透的介质膜，凹面锻有对1400-1450nm波长的光高反、 对808nm波长的光高透的介质膜；输出镜M2入射面锻有对1444nm波长透过率为T> 95% 的介质膜；输入和输出两镜相对的内面都锻有对946nm、1064nm和1319nm波长的透射率 T> 95%的介质膜W抑制强大的竞争福射；调Q器件是由5-7层石墨締组成的可饱和吸收 体作为被动调Q器件。
[0007] 上述输入镜Ml、输出镜M2可W用介质薄膜来代替，具体方法为在激光晶体的前面 介质薄膜上锻有和输入镜Ml前后两面相同的光的介质膜，在调Q器件的后面的介质薄膜上 锻有和输出镜M2上相应波长的光的介质膜，W取代输入镜Ml和输出镜M2的作用。
[0008] 所述的激光晶体NchYAG钦的渗杂浓度为0.05-at.%至3.0-at.%。其长度为 0. 5mm至30mm。
[0009] 所述的被动调Q器件在激光器用于连续运转时则不使用调Q器件。
[0010] 所述的累浦源是808nm光纤禪合输出的半导体激光器。
[0011] 本发明激光器中激光晶体采用NchYAG晶体，它具有价格相对便宜，能够获得大尺 寸高质量晶体的特点。常用的为1%渗杂的晶体。该晶体吸收光谱较宽，运使得增益高、阔 值低，特别适合高功率LD累浦运转。同时运种晶体具有高的机械强度，良好的导热性能。
[0012] 本发明激光器中采用的可饱和吸收体即多层石墨締作为被动调Q器件，它有高的 损伤阔值，低损耗，超快载流子动力等优点，运些优点使其成为一种很有潜力的可饱和吸收 体，对本发明激光器的各种性能具有极大的提高，【背景技术】中介绍的激光器最大输出功率 只有107mw，本发明的激光器在累浦功率为23. 7W时最大输出功率输出可达411mW，由比较 可知本发明激光器远远大于【背景技术】中报道的激光器的最大输出功率。
[0013] 本发明激光器输出的1444nm激光属于人眼安全范围的波长，因此在眼部治疗医 疗领域有重要应用。此波长对水有一个消光系数，因此1. 4ym激光在大气科学试验中起重 要的作用。另外，1. 4ym激光在通信、工业、军事领域中同样有重要的应用。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明实施例1的结构示意图。
[0015] 其中：1、累浦源，2、禪合透镜组，3、输入镜Ml，4、激光晶体，5、调Q器件，6、输 [001引 出镜M2。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。
[001引 实施例1 :
[0019] 本发明实施例1如图1所示，一种基于石墨締的被动调QNchYAG人眼安全激光器， 包括累浦源1、禪合透镜组2、激光晶体4、调Q器件5、输入镜Ml、输出镜M2和溫度控制系 统，累浦源1位于禪合透镜组2之前，禪合透镜组2之后由输入镜Ml和输出镜M2构成谐振 腔，谐振腔内依次放置激光晶体4和调Q器件5,激光晶体4、调Q器件5均置于溫度控制 系统中W保持两者的溫度恒定；输入镜Ml的输入端面是平面，输出端面是凹面；输出镜M2 的两端面是平面，其特征在于激光晶体4采用Nd:YAG晶体，其两端面锻有对1400-1450nm、 808nm波长的光透过率为T= 99. 8 %的高透膜；输入镜Ml的平面锻有对808nm波长的光高 透的介质膜，凹面锻有对1400-1450nm波长的光高反、对808nm波长的光高透的介质膜；输 出镜M2入射面锻有对1444nm波长透过率为T= 95%的介质膜；输入和输出两镜相对的内 面都锻有对946nm、1064nm和1319nm波长的透射率T= 95%的介质膜W抑制强大的竞争福 射；调Q器件5是由5层石墨締组成的可饱和吸收体作为被动调Q器件。
[0020] 所述的激光晶体Nd:YAG钦的渗杂浓度为0. 5-at. %。其长度为30mm。
[0021] 所述的累浦源是808nm光纤禪合输出的半导体激光器，其输出功率为23. 7W，激光 器最大输出功率输出可达411mW。
[002引 实施例2 :
[0023] 一种基于石墨締的被动调QNchYAG人眼安全激光器，包括累浦源1、禪合透镜组 2、激光晶体4、调Q器件5、输入镜Ml、输出镜M2和溫度控制系统，累浦源1位于禪合透镜 组2之前，禪合透镜组2之后由输入镜Ml和输出镜M2构成谐振腔，谐振腔内依次放置激 光晶体4和调Q器件5,激光晶体4、调Q器件5均置于溫度控制系统中W保持两者的溫度 恒定；输入镜Ml的输入端面是平面，输出端面是凹面；输出镜M2的两端面是平面，其特征 在于激光晶体4采用NchYAG晶体，其两端面锻有对1400-1450皿、808皿波长的光透过率 为T= 99. 9%的高透膜；输入镜Ml的平面锻有对808nm波长的光高透的介质膜，凹面锻 有对1400-1450nm波长的光高反、对808nm波长的光高透的介质膜；输出镜M2入射面锻有 对1444皿波长透过率为了 = 96%的介质膜；输入和输出两镜相对的内面都锻有对946皿、 1064皿和1319皿波长的透射率T= 96%的介质膜W抑制强大的竞争福射；调Q器件是由 6层石墨締组成的可饱和吸收体作为被动调Q器件。
[0024] 所述的激光晶体Nd:YAG钦的渗杂浓度为1. 0-at. %。其长度为25mm。
[00巧]所述的累浦源是808nm光纤禪合输出的半导体激光器。
[002引 实施例3 :
[0027] 和实施例1相同，只是输出镜M2入射面锻有对1444皿波长透过率为T= 97%的 介质膜；输入和输出两镜Ml、M2相对的内面都锻有对946nm、1064nm和1319nm波长的透射 率T= 97%的介质膜W抑制强大的竞争福射；调Q器件是由7层石墨締组成的可饱和吸收 体作为被动调Q器件。
[002引所述的激光晶体Nd:YAG钦的渗杂浓度为1. 5-at. %。其长度为20mm。
[002引 实施例4 :
[0030] 和实施例2相同，只是只是输出镜M2入射面锻有对1444皿波长透过率为T= 98%的介质膜；输入和输出两镜Ml、M2相对的内面都锻有对946皿、1064皿和1319皿波长 的透射率T= 98%的介质膜W抑制强大的竞争福射；调Q器件是由5层石墨締组成的可饱 和吸收体作为被动调Q器件。
[003。 所述的激光晶体Nd:YAG钦的渗杂浓度为2. 0-at. %。其长度为18mm。
【主权项】
1. 一种基于石墨烯的被动调Q NchYAG人眼安全激光器，包括栗浦源、耦合透镜组、激 光晶体、调Q器件、输入镜Ml、输出镜M2和温度控制系统，栗浦源位于耦合透镜组之前，耦合 透镜组之后由输入镜Ml和输出镜M2构成谐振腔，谐振腔内依次放置激光晶体和调Q器件， 激光晶体、调Q器件均置于温度控制系统中以保持两者的温度恒定；输入镜Ml的输入端面 是平面，输出端面是凹面；输出镜M2的两端面是平面，其特征在于激光晶体采用NchYAG晶 体，其两端面镀有对1400-145011111、80811111波长的光透过率为1'彡99.8%的高透膜 ；输入镜 Ml的平面镀有对808nm波长的光高透的介质膜，凹面镀有对1400-1450nm波长的光高反、 对808nm波长的光高透的介质膜；输出镜M2入射面镀有对1444nm波长透过率为T多95% 的介质膜；输入和输出两镜相对的内面都镀有对946nm、1064nm和1319nm波长的透射率 T多95%的介质膜以抑制强大的竞争辐射；调Q器件是由5-7层石墨烯组成的可饱和吸收 体作为被动调Q器件。2. 如权利要求1所述的一种基于石墨烯的被动调Q NchYAG人眼安全激光器，其特征 在于所述的激光晶体Nd: YAG钕的掺杂浓度为0. 05-at. %至3. O-at. %，其长度为0. 5mm至 30mm〇3. 如权利要求1所述的一种基于石墨烯的被动调Q Nd: YAG人眼安全激光器，其特征在 于所述的栗浦源是808nm光纤耦合输出的半导体激光器。
【专利摘要】基于石墨烯的被动调Q？Nd:YAG人眼安全激光器，属固态激光技术领域。包括泵浦源、谐振腔等，谐振腔内放置激光晶体、调Q器件，由温度控制系统对激光晶体和调Q器件保持恒温，其特征在于利用Nd:YAG晶体的特定增益谱线产生1444nm波长激光，用可饱和吸收体石墨烯对其进行被动调Q；激光晶体、输入镜M1、输出镜M2镀有能输出所需波长的介质膜。本发明是首次使用石墨烯作为被动调Q？Nd:YAG人眼安全激光器的可饱和吸收体。在泵浦功率为23.7W时，最大平均输出功率、最小脉宽、脉冲重复频率和单脉冲能量分别是411mW、560ns、85KHz和4.83μJ。本发明中产生的1444nm激光是人眼安全波长，在眼部医疗领域有重要应用。另外，还可用于天文、工业、通信，军事等领域。
【IPC分类】H01S3/08, H01S3/11
【公开号】CN105140771
【申请号】CN201510418225
【发明人】李平, 敦洋洋, 张华年, 宋腾
【申请人】山东大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月16日