專利名稱：一種激光增益棒及具有其的激光振蕩器和激光放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光器領(lǐng)域，具體涉及一種用于泵浦勻化的激光增益棒及具有其的激光振蕩器和激光放大器。
背景技術(shù)：
全固態(tài)激光器具有體積小、重量輕、效率高、性能穩(wěn)定、可靠性好、壽命長、易操作、運(yùn)轉(zhuǎn)靈便、易智能化、無污染等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)加工、信息傳輸、遠(yuǎn)程傳感等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，市場需求十分巨大。按工作物質(zhì)形狀來分類，全固態(tài)激光器常被分為以下幾種棒狀激光器、板條激光器，盤片激光器和光纖激光器等。它們各有優(yōu)點(diǎn)，近年來都吸引了眾多的科研工作者的目光，并都獲得了迅速的發(fā)展。然而，在高泵浦功率下，這幾種工作物質(zhì)表現(xiàn)出一些局限性，其中，棒狀激光器由于熱效應(yīng)嚴(yán)重，會引起光束質(zhì)量惡化和退偏效應(yīng)；板條激光器和盤片激光器雖然具有良好的散熱效果，但是，往往采用高的摻雜濃度以提高泵浦吸收效率，這會引起濃度淬滅和上能級躍遷，損害泵浦光到激光的轉(zhuǎn)換效率；光纖激光器由于具有非常大的散熱面積、低的摻雜濃度以及細(xì)小的纖芯尺寸，在連續(xù)工作時，可以輸出高功率、高光束質(zhì)量的激光，但是，在脈沖工作時，高的纖芯功率密度往往會引起光纖非線性效應(yīng)，造成光纖的損傷。光子晶體光纖具有大的模場尺寸，可以有效地抑制光纖非線性效應(yīng)，同時，纖芯的弱導(dǎo)作用只允許基橫模的傳播，因而特別適合用于高功率、高光束質(zhì)量的激光振蕩器和激光放大器。2009年，美國的Mobius公司基于丹麥的NKT產(chǎn)生的纖芯40微米的光子晶體光纖，推出了 IOW級的脈沖紫外激光器。然而，由于復(fù)雜的光纖結(jié)構(gòu)和低的成品率，光子晶體光纖的價格居高不下，甚至 占到了全部激光器成本的50%以上，目前，只可能用于科學(xué)研究，離大規(guī)模的市場應(yīng)用相 去 甚遠(yuǎn)。激光棒具有大的橫截面尺寸，可以有效地抑制各種非線性效應(yīng)，同時，激光棒還具有大的表面積體積比，有利于散熱，可以避免各種由于熱效應(yīng)引起的危害，因而，特別適用于高功率的激光振蕩器和激光放大器。然而，為了加工制造的方便，往往將激光棒的橫截面設(shè)計為圓形、八邊形等具有旋轉(zhuǎn)對稱性的形狀，導(dǎo)致泵浦光在這種激光棒內(nèi)傳播一段距離后，常常在空間上呈現(xiàn)出中心弱邊緣強(qiáng)的空心螺旋狀分布，這也稱為激光棒的趨膚效應(yīng)。按照傳播路徑劃分，激光棒內(nèi)傳播的泵浦光可以分為子午光線和斜射光線。所謂子午光線就是那些在激光棒內(nèi)兩次全反射中通過激光棒中心軸的光線，而斜射光線就是一些與激光棒中心軸既不平行，也不相交的光線。這兩種光線在激光棒傳輸過程中具有不同的性質(zhì)。對于具有旋轉(zhuǎn)對稱性的激光棒，通過中心軸的任何平面均為子午面，而位于子午面內(nèi)的光線就是子午光線。根據(jù)光的反射定律，子午線將始終位于一個子午面內(nèi)，因而對子午光線的研究可在子午平面內(nèi)進(jìn)行。如

圖1所示，假定在某子午面內(nèi)，光線以入射角θ A射到激光棒端面再射入到激光棒中。在激光棒內(nèi)，此入射光線與軸線的夾角為CItl，則在入射端面處有
權(quán)利要求
1.一種激光增益棒，其特征在于，所述激光增益棒的橫截面為非旋轉(zhuǎn)對稱的，其所述激光增益棒的側(cè)面和斷面都進(jìn)行了拋光處理，其中，注入到所述激光增益棒內(nèi)的泵浦光，在傳播過程中不容易形成中心弱邊緣強(qiáng)的螺旋狀空間分布，有助于改善所述泵浦光在所述激光增益棒內(nèi)的趨膚效應(yīng)，使所述泵浦光在所述激光增益棒內(nèi)空間分布更加均勻。
2.如權(quán)利要求1所述的激光增益棒，其特征在于，所述激光增益棒的材料為摻有稀土金屬元素的激光晶體、激光玻璃、激光陶瓷或激光塑料。
3.如權(quán)利要求2所述的激光增益棒，其特征在于，所述稀土金屬元素包括釹、鐿、鉺、銩、欽中的一種或多種的組合。
4.如權(quán)利要求2所述的激光增益棒，其特征在于，所述激光晶體包括釔鋁石榴石晶體、釩酸釔晶體、釩酸釓晶體、氟化釔鋰中的一種或多種的組合。
5.如權(quán)利要求1所述的激光增益棒，其特征在于，所述激光增益棒的外徑為O.05_20mm。
6.如權(quán)利要求1所述的激光增益棒，其特征在于，所述激光增益棒的橫截面形狀為D形或不等邊多邊形等。
7.一種激光振蕩器，其特征在于，具有權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的激光增益棒。
8.一種激光放大器，其特征在于，具有權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的激光增益棒。
全文摘要
一種用于泵浦勻化的激光增益棒，屬于激光器技術(shù)領(lǐng)域，該激光增益棒的橫截面是非旋轉(zhuǎn)對稱的，并且進(jìn)行了側(cè)面和端面拋光。泵浦光從激光增益棒的側(cè)面或者端面注入后，在激光增益棒的側(cè)面發(fā)生全反射，因而一直被約束在激光增益棒內(nèi)傳播，同時，由于側(cè)面的非旋轉(zhuǎn)對稱性，泵浦光不容易形成空心的螺旋光，因而在空間分布上更加均勻；另一方面，這種用于泵浦勻化的激光增益棒還具有低的摻雜濃度和大的散熱表面積，因而，熱沉密度低，散熱速度快，可以有效的避免各種熱效應(yīng)所引起的危害。
文檔編號H01S3/06GK103050871SQ20121058617
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者鞏馬理, 陳海龍, 黃磊, 柳強(qiáng), 閆平, 張海濤 申請人:清華大學(xué)