專利名稱：一種泵浦固體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于固體激光器領(lǐng)域，具體涉及一臺(tái)半導(dǎo)體激光器端面泵浦的固態(tài)高重復(fù)率電光調(diào)Q脈沖激光器。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)80年代后期，隨著半導(dǎo)體激光器和激光晶體材料技術(shù)的不斷進(jìn)步，固體激光器技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，應(yīng)用范圍不斷地?cái)U(kuò)展。使用半導(dǎo)體激光器陣列端面泵浦的固體激光器具有轉(zhuǎn)換效率高，光束質(zhì)量好，穩(wěn)定性好，連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛地應(yīng)用于激光標(biāo)刻、激光材料加工和激光醫(yī)療等領(lǐng)域。國內(nèi)外對(duì)半導(dǎo)體激光器陣列的端面泵浦進(jìn)行了廣泛的研究，特別是半導(dǎo)體激光器陣列的光束耦合研究。光束耦合一般包括光束準(zhǔn)直，光束整形，聚焦三個(gè)步驟，其中又尤以光束整形最為重要。由于傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器陣列采用19個(gè)激光二極管排成一列的結(jié)構(gòu)，其快軸發(fā)散半角一般為35°、發(fā)光區(qū)lum，慢軸發(fā)散半角一般為8°、發(fā)光區(qū)10mm，兩個(gè)方向上的拉格朗日不變量相差千余倍，這對(duì)端面泵浦是極為不利的，需要整形圓化處理才能進(jìn)行端面泵浦。光束整形作為近年來的研究重點(diǎn)， 有多種方案，比較典型的有光纖耦合系統(tǒng)、光學(xué)成像系統(tǒng)、臺(tái)階型反射鏡整形系統(tǒng)以及二元光學(xué)系統(tǒng)，主要都是通過將半導(dǎo)體激光器陣列按節(jié)點(diǎn)分割，多光束進(jìn)行旋轉(zhuǎn)重排來實(shí)現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種泵浦固體激光器，該激光器具有輸出光束質(zhì)量高、結(jié)構(gòu)緊湊和脈沖重復(fù)頻率高的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型提供的一種泵浦固體激光器，其特征在于，該激光器包括依次位于同一光路上的半導(dǎo)體激光器、光學(xué)耦合系統(tǒng)、諧振腔前腔鏡、激光晶體、起偏器、電光調(diào)Q元件和諧振腔后腔鏡，激光晶體為摻釹釩酸釔晶體，位于光學(xué)耦合系統(tǒng)的后焦點(diǎn)處；泵浦源的半導(dǎo)體激光器的發(fā)光區(qū)為連續(xù)的發(fā)光區(qū)，發(fā)光區(qū)慢軸方向尺寸為1mm，快軸方向尺寸為lum; 諧振腔前腔鏡鍍有808nm增透膜、1064nm的全反膜，諧振腔后腔鏡鍍有1064nm高反膜；所述的半導(dǎo)體激光器附帶快軸準(zhǔn)直鏡，貼在半導(dǎo)體激光器的出射光處，其遠(yuǎn)場(chǎng)光斑呈方形。本實(shí)用新型采用新型的半導(dǎo)體激光器，其慢軸發(fā)光區(qū)壓縮為1mm，再經(jīng)快軸準(zhǔn)直后其遠(yuǎn)場(chǎng)光斑為方形，可以直接聚焦進(jìn)行固體激光器的端面泵浦。另外，其慢軸發(fā)光區(qū)短，聚焦效果更好，聚焦光斑小于傳統(tǒng)巴條的聚焦光斑，這對(duì)泵浦是相當(dāng)有利的。本實(shí)用新型電光調(diào)Q性能穩(wěn)定，開關(guān)速度快，容易得到20ns以下的窄脈沖，但由于高壓驅(qū)動(dòng)源和晶體本身的限制，其重復(fù)頻率不高。本實(shí)用新型可應(yīng)用于激光打標(biāo)領(lǐng)域。具體而言，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1)采用新型的半導(dǎo)體激光器陣列做泵浦源進(jìn)行端面泵浦，該半導(dǎo)體激光器區(qū)別于傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器陣列的發(fā)光點(diǎn)結(jié)構(gòu)，采用一片連續(xù)的發(fā)光區(qū)替代，慢軸方向發(fā)光區(qū)為 1mm，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器陣列的10mm，這就提高了光束質(zhì)量，大大簡(jiǎn)化了耦合系統(tǒng)，獲得更小的聚焦光斑，同時(shí)提高了耦合效率和泵浦效率。[0007]2)泵浦光束功率高、質(zhì)量高，泵浦效率高，激光輸出閾值低，且聚焦光斑小，采用端面泵浦的方式，使激光晶體內(nèi)的增益分布與激光器基模空間體積匹配，輸出光束質(zhì)量高。3)激光晶體使用摻釹釩酸釔晶體，熒光壽命短，適合高重復(fù)頻率運(yùn)轉(zhuǎn)。4)調(diào)Q晶體選擇較大縱橫比的硅酸鎵鑭晶體，可有效降低半波電壓，從而降低了驅(qū)動(dòng)電源的要求，使工作更加穩(wěn)定。通過電光調(diào)Q技術(shù)，可使激光脈沖脈寬窄，峰值功率高。

圖1是本實(shí)用新型泵浦固體激光器的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型提供的端面泵浦的固體激光器包括依次位于同一光路上的半導(dǎo)體激光器1、光學(xué)耦合系統(tǒng)2、諧振腔前腔鏡3、激光晶體4、起偏器5、電光調(diào)Q元件6 和諧振腔后腔鏡7。激光晶體4為摻釹釩酸釔晶體，位于光學(xué)耦合系統(tǒng)2的后焦點(diǎn)處。本實(shí)用新型采用半導(dǎo)體激光器作泵浦源，其發(fā)光區(qū)為連續(xù)的發(fā)光區(qū)，發(fā)光區(qū)慢軸方向尺寸為1mm，快軸方向尺寸為lum。半導(dǎo)體激光器附帶快軸準(zhǔn)直器件，其遠(yuǎn)場(chǎng)光斑呈方形。本實(shí)用新型的工作過程如下半導(dǎo)體激光器1的輸出光束經(jīng)光學(xué)耦合系統(tǒng)2聚焦在激光晶體4中心處，激光晶體4吸收泵浦光受激熒光輻射，當(dāng)Q開光打開之后，輻射的熒光在諧振腔內(nèi)震蕩放大，獲得穩(wěn)定的震蕩光，通過諧振腔后腔鏡7耦合輸出。所述的半導(dǎo)體激光器1附帶快軸準(zhǔn)直鏡，準(zhǔn)直鏡采用柱透鏡結(jié)構(gòu)，緊貼在半導(dǎo)體激光器1的出射光處，經(jīng)快軸準(zhǔn)直后其遠(yuǎn)場(chǎng)光斑為方形，不需要進(jìn)行光束的整形，可以直接聚焦應(yīng)用于端面泵浦固體激光晶體4，簡(jiǎn)化了光學(xué)耦合系統(tǒng)2。所述的光學(xué)耦合系統(tǒng)2包括一準(zhǔn)直鏡和一聚焦鏡，準(zhǔn)直鏡將快慢軸發(fā)散角壓縮一致，使快慢軸光束經(jīng)聚焦鏡聚焦后的焦點(diǎn)位置一致，且使焦點(diǎn)位于激光晶體4的正中心。所述的諧振腔前、后腔鏡，可以提供光學(xué)正反饋。前腔鏡鍍?cè)鐾改?，提高泵浦光的透過率，鍍?nèi)茨ぬ峁┕鈱W(xué)正反饋；后腔鏡鍍的高反膜，在提供光學(xué)正反饋的同時(shí)也可以獲得激光耦合輸出。如諧振腔前腔鏡鍍808nm增透膜、1064nm的全反膜，諧振腔后腔鏡鍍有 1064nm高反膜。所述的激光晶體4為摻釹釩酸釔晶體，使其中心置于光學(xué)耦合系統(tǒng)2的后焦點(diǎn)處。 所述的電光調(diào)Q元件6為縱橫比大于5的硅酸鎵鑭晶體，這時(shí)半波電壓低。本實(shí)用新型引用新型的半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，提高了泵浦質(zhì)量，獲得基模光束輸出。本實(shí)用新型不僅局限于上述具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型公開的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實(shí)施方式
實(shí)施本實(shí)用新型，因此，凡是采用本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡(jiǎn)單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種泵浦固體激光器，其特征在于，該激光器包括依次位于同一光路上的半導(dǎo)體激光器、光學(xué)耦合系統(tǒng)、諧振腔前腔鏡、激光晶體、起偏器、電光調(diào)Q元件和諧振腔后腔鏡，激光晶體為摻釹釩酸釔晶體，位于光學(xué)耦合系統(tǒng)的后焦點(diǎn)處；泵浦源的半導(dǎo)體激光器的發(fā)光區(qū)為連續(xù)的發(fā)光區(qū)，發(fā)光區(qū)慢軸方向尺寸為1mm，快軸方向尺寸為Ium ；諧振腔前腔鏡鍍有808nm增透膜、1064nm的全反膜，諧振腔后腔鏡鍍有1064nm高反膜；所述的半導(dǎo)體激光器附帶快軸準(zhǔn)直鏡，貼在半導(dǎo)體激光器的出射光處，其遠(yuǎn)場(chǎng)光斑呈方形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵浦固體激光器，其特征在于，所述光學(xué)耦合系統(tǒng)包括一準(zhǔn)直鏡和一聚焦鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的泵浦固體激光器，其特征在于，電光調(diào)Q元件為縱橫比大于5的硅酸鎵鑭晶體。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種泵浦固體激光器，其特征在于，該激光器包括依次位于同一光路上的半導(dǎo)體激光器、光學(xué)耦合系統(tǒng)、諧振腔前腔鏡、激光晶體、起偏器、電光調(diào)Q元件和諧振腔后腔鏡，激光晶體為摻釹釩酸釔晶體，位于光學(xué)耦合系統(tǒng)的后焦點(diǎn)處。本實(shí)用新型采用新型的半導(dǎo)體激光器，其慢軸發(fā)光區(qū)壓縮為1mm，再經(jīng)快軸準(zhǔn)直后其遠(yuǎn)場(chǎng)光斑為方形，可以直接聚焦進(jìn)行固體激光器的端面泵浦。另外，其慢軸發(fā)光區(qū)短，聚焦效果更好，聚焦光斑小于傳統(tǒng)巴條的聚焦光斑，這對(duì)泵浦是相當(dāng)有利的。本實(shí)用新型電光調(diào)Q性能穩(wěn)定，開關(guān)速度快，容易得到20ns以下的窄脈沖，但由于高壓驅(qū)動(dòng)源和晶體本身的限制，其重復(fù)頻率不高。
文檔編號(hào)H01S3/16GK202308768SQ20112045188
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者唐會(huì)華, 張可, 楊海, 汪盛烈, 王凡, 王曉東, 王立慧, 秦剛, 趙學(xué)民 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)