本發明屬于固體激光，具體涉及一種基于雙端泵浦的風冷微型板條激光器。

背景技術：

1、大氣探測激光雷達利用激光與大氣成分的相互作用獲得后向散射回波信號，即可探測大氣氣溶膠濃度、衡量氣體、大氣溫濕度等參數，其中，激光器為關鍵部件。現有微型風冷激光器常基于以下幾種形式，一是光纖耦合模塊直接泵浦棒狀晶體，其受限于光纖彎曲半徑和光纖尾纖限制，體積緊湊性無法滿足要求，二是棒狀側泵，單脈沖能量輸出較高，熱效應較為嚴重，輸出光束質量往往較差，且無法滿足微型需求，三是二極管單管直接泵浦棒狀晶體，可滿足微型化需求，但受限于腔模體積尺寸，輸出單脈沖往往較低，四是基于zigzag板條增益介質，單脈沖能量輸出較高，但受限于固有設計，光束質量因子往往無法達到衍射極限。

2、二極管單管泵浦棒狀激光晶體，稱為微片激光，除單脈沖能量輸出較低，整體體積緊湊，性能穩定可靠，成本相對較低，僅應用于單脈沖能量要求不高的大氣探測領域如云高儀；為應對大單脈沖能量需求，往往需要級聯放大器進行能量放大，但由于二極管單管泵浦功率往往僅10w左右，微片激光諧振腔長度較短，無法達到振蕩閾值，激光脈沖寬度往往亞納秒甚至數百皮秒量級，脈沖寬度越窄，峰值功率密度越高，光學元件損傷閾值成為單脈沖放大的主要限制，為了獲得較大的單脈沖能量，光斑尺寸往往需要非常大，這意味著空間體積緊湊性很差，微片激光特性被完全掩蓋；對于單頻大氣探測激光雷達，脈沖寬度越寬，傅里葉極限線寬越窄，往往要求脈沖寬度達到30ns，實際激光線寬小于50mhz，這意味著常規微片激光亞納秒甚至數百皮秒量級的激光脈沖寬度無法滿足單頻探測大氣探測激光雷達的需求。

技術實現思路

1、為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于雙端泵浦的風冷微型板條激光器，同時滿足高光束質量、大單脈沖能量、系統體積緊湊、高可靠性和高環境適應性。

2、為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

3、一種基于雙端泵浦的風冷微型板條激光器，包括諧振腔腔鏡、第一諧振腔反射鏡、板條激光晶體、第一傳導冷卻二極管單巴條、第一快軸準直柱透鏡、第二諧振腔反射鏡、薄膜偏振片、被動調q開關、諧振腔輸出腔鏡、第二快軸準直柱透鏡、第二傳導冷卻二極管單巴條，其中，

4、所述第一傳導冷卻單巴條和第二傳導冷卻單巴條交錯放置于板條激光晶體的上下兩端，呈現雙端泵浦結構；

5、所述第一快軸準直柱透鏡和第二快軸準直柱透鏡分別對第一傳導冷卻單巴條和第二傳導冷卻單巴條快軸方向進行準直后，部分端面注入至板條激光晶體；

6、所述第一諧振腔反射鏡、第二諧振腔反射鏡位于所述板條激光晶體的左右兩端；注入至板條激光晶體的激光經所述諧振腔腔鏡后在第一諧振腔反射鏡、第二諧振腔反射鏡之間進行多程往返振蕩，到達諧振腔輸出腔鏡；

7、所述薄膜偏振片和被動調q開關位于諧振腔輸出腔鏡前端，用于實現線偏振脈沖激光輸出。

8、本發明的有益效果在于：

9、本發明全面繼承了微片激光的優良特性，如高光束質量、系統體積緊湊、高可靠性和高環境適應性，同時獲得大單脈沖能量和相對較寬的激光脈沖寬度，其中，傳導冷卻單巴條意味著激光器無需液冷，可實現風冷散熱，泵浦結構為雙端泵浦結構，泵浦源無串擾，提升系統可靠性，泵浦功率極大提升，但熱效應并未同步增加，板條激光晶體溫度場近乎為一維溫度場，激光輸出保持近衍射極限輸出，多程往返振蕩激光充分提取所有泵浦功率，多程往返間接增加了諧振腔腔長和腔模尺寸，輸出單脈沖能量得到極大提升，整體電光效率高，被動調q晶體使得無需外加高壓，無額外電子學器件，系統緊湊性進一步增強，激光器整體基于半導體封裝工藝封裝，實現高可靠性和高環境適應性。另一方面，本發明并未限定激光波段，除常見1064nm/1319nm/1047nm等1μm激光，可容易拓展至1.5μm/2μm波段。

技術特征：

1.一種基于雙端泵浦的風冷微型板條激光器，其特征在于，包括諧振腔腔鏡、第一諧振腔反射鏡、板條激光晶體、第一傳導冷卻二極管單巴條、第一快軸準直柱透鏡、第二諧振腔反射鏡、薄膜偏振片、被動調q開關、諧振腔輸出腔鏡、第二快軸準直柱透鏡、第二傳導冷卻二極管單巴條，其中，

2.根據權利要求1所述的一種基于雙端泵浦的風冷微型板條激光器，其特征在于，所述諧振腔腔鏡為振蕩激光高反，用于反饋增益放大振蕩激光。

3.根據權利要求1所述的一種基于雙端泵浦的風冷微型板條激光器，其特征在于，所述第一諧振腔反射鏡和第二諧振腔反射鏡鍍膜為振蕩激光高反。

4.根據權利要求1所述的一種基于雙端泵浦的風冷微型板條激光器，其特征在于，所述板條激光晶體同時起到孔徑光闌的作用，使得接收到的振蕩激光僅基模振蕩，輸出激光為衍射極限。

5.根據權利要求1所述的一種基于雙端泵浦的風冷微型板條激光器，其特征在于，所述諧振腔腔鏡、第一諧振腔反射鏡、第二諧振腔反射鏡和諧振腔輸出腔鏡共同構成激光諧振腔，所述諧振腔中振蕩激光為橢圓形。

6.根據權利要求1所述的一種基于雙端泵浦的風冷微型板條激光器，其特征在于，所述第一傳導冷卻二極管單巴條和第二傳導冷卻二極管單巴條基于半導體工藝實現多組二極管單管水平排布，第一傳導冷卻二極管單巴條和第二傳導冷卻二極管單巴條交錯對向泵浦。

7.根據權利要求1所述的一種基于雙端泵浦的風冷微型板條激光器，其特征在于，所述第一傳導冷卻二極管單巴條和第二傳導冷卻二極管單巴條寬度方向尺寸為板條激光晶體寬度的一半。

8.根據權利要求1所述的一種基于雙端泵浦的風冷微型板條激光器，其特征在于，所述第一快軸準直柱透鏡和第二快軸準直柱透鏡為非球面結構且焦距小于1mm，第一傳導冷卻二極管單巴條和第二傳導冷卻二極管單巴條快軸準直后二極管單巴條光束尺寸為矩形，直接注入泵浦板條激光晶體。

9.根據權利要求1所述的一種基于雙端泵浦的風冷微型板條激光器，其特征在于，所述薄膜偏振片使得振蕩激光為偏振激光，透過角度為45°，鍍膜為振蕩級光高透，激光振蕩過程中被動調q開關逐漸漂白，振蕩激光快速由諧振腔輸出腔鏡輸出。

10.根據權利要求1所述的一種基于雙端泵浦的風冷微型板條激光器，其特征在于，所述諧振腔輸出腔鏡鍍膜反射率決定了振蕩激光輸出比例。

技術總結
本發明公開了一種基于雙端泵浦的風冷微型板條激光器，屬于固體激光技術領域。其中，第一傳導冷卻單巴條和第二傳導冷卻單巴條交錯放置于板條激光晶體的上下兩端，呈現雙端泵浦結構；第一快軸準直柱透鏡和第二快軸準直柱透鏡分別對第一傳導冷卻單巴條和第二傳導冷卻單巴條快軸方向進行準直后，部分端面注入至板條激光晶體；第一諧振腔反射鏡、第二諧振腔反射鏡位于所述板條激光晶體的左右兩端；注入至板條激光晶體的激光經所述諧振腔腔鏡后在第一諧振腔反射鏡、第二諧振腔反射鏡之間進行多程往返振蕩，到達諧振腔輸出腔鏡。本發明輸出單脈沖能量得到極大提升，整體電光效率高，系統緊湊性強。

技術研發人員：孫新會,張天舒,伍宏宇,王帥,董元柱
受保護的技術使用者：合肥綜合性科學中心環境研究院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24