專利名稱：一種輸出激光參數(shù)可控制的被動調q固體激光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及固體材料光學諧振器或其部件的結構或形狀，尤指一種輸出激光參數(shù)可控制的被動調Q固體激光器。
背景技術：
調Q固體激光器由于其具有極窄的脈沖寬度、極高的峰值功率等優(yōu)點，在現(xiàn)代激光加工、光學測量、醫(yī)療衛(wèi)生等方面得到了廣泛的運用。傳統(tǒng)的固體激光器調Q方法分為主動調Q和被動調Q，主動調Q的方法可對輸出激光的出光時間、功率大小、重復頻率及脈沖寬度等激光參數(shù)進行精確控制，但其需要額外增加光學、電學等控制元件，且控元件體積大，成本高。被動調Q具有體積小、結構簡單的優(yōu)點，但由于其被動調Q晶體被動工作的特點，在一定的輸出功率情況下，其重復頻率、脈沖寬度由被動調Q晶體的特性決定，具有不可控性，極大地限制了其使用范圍。

發(fā)明內容針對現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種具備輸出激光的出光時間、功率大小、重復頻率、脈沖寬度等參數(shù)可控的被動調Q固體激光器。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種輸出激光參數(shù)可控制的被動調Q固體激光器，包括激光泵浦源、泵浦耦合裝置、光學諧振腔、激光增益介質、被動調Q晶體、主控半導體激光器(主控LD)及主控耦合裝置，所述光學諧振腔包括全反射腔鏡、反射鏡、耦合輸出鏡，主控半導體激光器出射光經(jīng)主控耦合裝置及反射鏡聚焦于被動調Q晶體，從而控制被動調Q晶體的漂白程度，通過對主控半導體激光器的出光時間、功率大小的調節(jié)及對激光泵浦源輸出功率大小的調節(jié)，實現(xiàn)對被動調Q固體激光器輸出激光的出光時間、功率大小、重復頻率及脈沖寬度的控制。進一步地，主控半導體激光器的出射光經(jīng)主控耦合裝置及反射鏡后照射于被動調 Q晶體，被動調Q晶體被照射位置的范圍，包含光學諧振腔振蕩光在被動調Q晶體上的通光孔徑，這使得被動調Q晶體的漂白程度可以受到激光晶體發(fā)射的熒光和主控半導體激光器的雙重控制。進一步地，主控半導體激光器的出射光波長能夠引起被動調Q晶體的基態(tài)吸收，即主控半導體激光器的出射光具有漂白被動調Q晶體的能力。進一步地，主控半導體激光器的出光時間及出光功率大小可通過電源給以控制，主控半導體激光器的光進入被動調Q晶體，其耦合方式可以是經(jīng)光纖耦合，也可以是主控半導體激光器出光后，經(jīng)光學整形鏡片或自聚焦透鏡直接耦合。進一步地，泵浦源的出光功率大小可通過電源給以控制，其耦合方式可以是經(jīng)光纖耦合，也可以是通過光學整形鏡片或自聚焦透鏡直接耦合。進一步地，若不對激光泵浦源的出光功率大小進行控制，也可只利用主控半導體激光器控制激光器的出光參數(shù)，只是參數(shù)調節(jié)范圍減小。
進一步地，晶體的泵浦方式可以是側面泵浦，也可以是端面泵浦，其泵浦源可以是泵浦燈或LD。本發(fā)明的有益效果是利用添加主控半導體激光器的方法，實現(xiàn)了對被動調Q激光器輸出激光參數(shù)的控制，使得被動調Q固體激光器在保持其體積小、結構簡單等優(yōu)點的同時，具備了輸出激光的出光時間、功率大小、重復頻率、脈沖寬度等參數(shù)可控的特點，極大地拓展了其應用范圍。

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。圖I是本發(fā)明一種輸出激光參數(shù)可控制的被動調Q固體激光器原理圖；
圖I中1_激光泵浦源、2-泵浦耦合裝置、3-光學諧振腔、31-全反射腔鏡、32-反射鏡、33-耦合輸出鏡、4-激光增益介質、5-被動調Q晶體、8-主控耦合裝置、9-主控半導體激光器、10-輸出激光。
具體實施方式參見圖1，本發(fā)明一種輸出激光參數(shù)可控制的被動調Q固體激光器，包括激光泵浦源I、泵浦耦合裝置2、光學諧振腔3、激光增益介質4、被動調Q晶體5、主控半導體激光器(主控LD) 9及主控耦合裝置8，所述光學諧振腔3包括全反射腔鏡31、反射鏡32、耦合輸出鏡33，主控半導體激光器9出射光經(jīng)主控耦合裝置8及反射鏡32聚焦于被動調Q晶體，從而控制被動調Q晶體5的漂白程度，通過對主控半導體激光器9的出光時間、功率大小的調節(jié)及對激光泵浦源I輸出功率大小的調節(jié)，實現(xiàn)對被動調Q固體激光器輸出激光的出光時間、功率大小、重復頻率及脈沖寬度的控制。參見圖1，本發(fā)明光學諧振腔3中，全反射腔鏡31為平面鏡，作為激光器全反射腔鏡，同時可以完全透射泵浦光；反射鏡32為平面鏡，在45度放置情況下，能夠對主控半導體激光器9的出射光起到全反射作用而對腔內振蕩的激光起到全透射作用；耦合輸出鏡33為平面鏡，對振蕩光部分透射部分反射，作為耦合輸出鏡。激光泵浦源I的泵浦光經(jīng)泵浦耦合裝置2后入射于激光增益介質4中。被動調Q晶體5有別于傳統(tǒng)被動調Q固體激光器的是，為使此被動調Q固體激光器可主動控制，這里我們選擇小信號透過率較低的被動調Q晶體，使得在主控半導體激光器9未開光情況下，即使激光泵浦源I以最大功率入射，激光增益介質4所產(chǎn)生的熒光仍不能使被動調Q晶體5開啟，因而無激光輸出。主控半導體激光器9出光時間及輸出功率大小可通過電源控制。若使激光泵浦源I以一定功率輸出泵浦光，主控半導體激光器9關閉，由于被動調Q晶體5較低的小信號透過率，激光增益介質4中產(chǎn)生的熒光不足以開啟被動調Q晶體5，所以無激光輸出；若使激光泵浦源I以一定功率輸出泵浦光，同時以一定輸出功率開啟主控半導體激光器9，則主控半導體激光器9的輸出光經(jīng)主控耦合裝置8及主控半導體激光器9出光反射鏡32后進入被動調Q晶體5并對其進行漂白，則被動調Q晶體5被開啟，從而產(chǎn)生激光輸出10。這樣，通過控制主控半導體激光器9的開關光，即實現(xiàn)了對輸出激光的開關光控制。另外，改變主控半導體激光器9的出光功率大小，控制其對被動調Q晶體5的輔助漂白作用，從而改變振蕩輸出激光的頻率及脈沖寬度，而輸出激光的平均功率可由增減激光泵浦源I的輸出功率進行控制。
進一步地，若使主控半導體激光器9也以脈沖方式工作，且脈沖寬度小于一定的度量，則可使被動調Q激光器輸出單個脈沖，從而通過控制主控半導體激光器9輸入電脈沖，可實現(xiàn)對被動調Q固體激光器輸出激光的脈沖頻率及出光時間的精確控制。另外，如給主控半導體激光器9加上一定的偏置直流，使其出光(但此光功率的大小不足以其輔助漂白被動調Q晶體)，再在此偏置直流上加上脈沖控制信號，這樣可以極大地減小輸出激光與給定出光信號間的延時。在本發(fā)明的實施例中，主控半導體激光器9的出射光經(jīng)主控耦合裝置8及反射鏡32后照射于被動調Q晶體5，被動調Q晶體5被照射位置的范圍，包含光學諧振腔振蕩光在被動調Q晶體5上的通光孔徑。在本發(fā)明的實施例中，主控半導體激光器9的出射光波長能夠引起被動調Q晶體5的基態(tài)吸收，即主控半導體激光器9的出射光具有漂白被動調Q晶體5的能力。 在本發(fā)明的實施例中，主控半導體激光器9的出光時間及出光功率大小通過電源給以控制。在本發(fā)明的實施例中，激光泵浦源I的出光功率大小通過電源給以控制。在本發(fā)明的第二實施例中，不對激光泵浦源I的出光功率大小進行控制，利用主控半導體激光器9控制激光器的出光參數(shù)。
權利要求
1.一種輸出激光參數(shù)可控制的被動調Q固體激光器，包括激光泵浦源(I)、泵浦耦合裝置(2)、光學諧振腔(3)、激光增益介質(4)、被動調Q晶體(5)、主控半導體激光器(9)及主控耦合裝置(8)，所述光學諧振腔(3)包括全反射腔鏡(31)、反射鏡(32)、耦合輸出鏡(33)，主控半導體激光器(9)出射光經(jīng)主控耦合裝置(8)及反射鏡(32)聚焦于被動調Q晶體，從而控制被動調Q晶體(5)的漂白程度，通過對主控半導體激光器(9)的出光時間、功率大小的調節(jié)及對激光泵浦源(I)輸出功率大小的調節(jié)，實現(xiàn)對被動調Q固體激光器輸出激光的出光時間、功率大小、重復頻率及脈沖寬度的控制。
2.根據(jù)權利要求I所述的，其特征在于，主控半導體激光器(9)的出射光經(jīng)主控耦合裝置(8)及反射鏡(32)后照射于被動調Q晶體(5)，被動調Q晶體(5)被照射位置的范圍，包含光學諧振腔振蕩光在被動調Q晶體(5)上的通光孔徑。
3.根據(jù)權利要求I所述的，其特征在于，主控半導體激光器(9)的出射光波長能夠引起被動調Q晶體(5)的基態(tài)吸收，即主控半導體激光器(9)的出射光具有漂白被動調Q晶體(5)的能力。
4.根據(jù)權利要求I所述的，其特征在于，主控半導體激光器(9)的出光時間及出光功率大小通過電源給以控制。
5.根據(jù)權利要求I所述的，其特征在于，激光泵浦源(I)的出光功率大小通過電源給以控制。
6.根據(jù)權利要求I所述的，其特征在于，不對激光泵浦源(I)的出光功率大小進行控制，利用主控半導體激光器(9)控制激光器的出光參數(shù)。
全文摘要
一種輸出激光參數(shù)可控制的被動調Q固體激光器，包括激光泵浦源(1)、泵浦耦合裝置(2)、光學諧振腔(3)、激光增益介質(4)、被動調Q晶體(5)、主控半導體激光器(9)及主控耦合裝置(8)，主控半導體激光器(9)出射光經(jīng)主控耦合裝置(8)及反射鏡(32)聚焦于被動調Q晶體，從而控制被動調Q晶體(5)的漂白程度，通過對主控半導體激光器(9)的出光時間、功率大小的調節(jié)及對激光泵浦源(1)輸出功率大小的調節(jié)，實現(xiàn)對被動調Q固體激光器輸出激光的出光時間、功率大小、重復頻率及脈沖寬度的控制。其優(yōu)點是使被動調Q固體激光器具備了輸出激光的出光時間、功率大小、重復頻率、脈沖寬度等參數(shù)可控的特點，極大地拓展了其應用范圍。
文檔編號H01S3/102GK102684053SQ20121017526
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權日2012年5月31日
發(fā)明者程賢坤, 金朝龍 申請人:蘇州天弘激光股份有限公司