專利名稱：采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器以及激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于激光器領(lǐng)域，涉及一種固體激光放大器以及基于該激光放大器所形成的激光器；尤其涉及一種采用光纖纏繞增益介質(zhì)導(dǎo)光進(jìn)行側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器以及基于該激光放大器所形成的激光器。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光器抽運(yùn)的固體激光器或放大器是目前應(yīng)用最廣泛的一類激光器/放大器。目前，這類激光器/放大器的增益介質(zhì)為摻雜了增益元素的晶體、玻璃或者陶瓷等固體材料，其形狀則有棒狀、塊狀、片狀等。激光器/放大器的抽運(yùn)方式則分為端面抽運(yùn)和側(cè)面抽運(yùn)。端面抽運(yùn)時，抽運(yùn)光通過的端面準(zhǔn)直聚焦進(jìn)入增益介質(zhì)內(nèi)部，增益區(qū)域的抽運(yùn)光能量分布容易控制的比較均勻，使得輸出激光的光束質(zhì)量較好，適合用于片狀或者長度較短的棒狀和塊狀增益介質(zhì)；但該方式下，抽運(yùn)光需要采用準(zhǔn)直和聚焦光學(xué)系統(tǒng)，并且和激光在同一個光路上，需要加入分光的光學(xué)兀件將抽運(yùn)光和激光分開，整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，相對穩(wěn)定性較差。對于側(cè)面抽運(yùn)，抽運(yùn)光通過聚光裝置從側(cè)面穿過增益介質(zhì)內(nèi)部，并進(jìn)行多次反射以提高利用率，該抽運(yùn)方式對抽運(yùn)光的模式要求較低，不占用激光的光路，抽運(yùn)光和激光的光路是分開的，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性較高，但只適合用于長度較長的棒狀或塊狀增益介質(zhì)。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種可簡化激光器或放大器結(jié)構(gòu)以及可提高激光器或放大器整體穩(wěn)定性的固體激光放大器以及基于該放大器所形成的激光器。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:本實(shí)用新型提供了一種采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器，其特殊之處在于:所述采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器包括增益介質(zhì)以及纏繞在增 益介質(zhì)上的抽運(yùn)光傳輸光纖。上述增益介質(zhì)包括側(cè)面以及端面；所述抽運(yùn)光傳輸光纖緊密盤繞在增益介質(zhì)的側(cè)面。上述抽運(yùn)光傳輸光纖與增益介質(zhì)之間除接觸面外的部位采用固化膠粘接。上述增益介質(zhì)的側(cè)面以及端面是進(jìn)行光學(xué)拋光的。上述抽運(yùn)光傳輸光纖的折射率小于增益介質(zhì)的折射率。上述增益介質(zhì)的形狀是片狀、長度較短的棒狀或長度較短的塊狀。一種上述的固體激光放大器所形成的激光器，其特殊之處在于:所述激光器包括抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器、激光器的腔鏡以及如上所述的固體激光放大器；所述抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器與固體激光放大器的抽運(yùn)光傳輸光纖相連；所述激光器的腔鏡設(shè)置在固體激光放大器的增益介質(zhì)的端面上。上述激光器的腔鏡包括全反射鏡以及輸出鏡；所述全反射鏡以及輸出鏡分別設(shè)置在增益介質(zhì)的兩端面上。[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型提供了一種端面抽運(yùn)的片狀或長度較短的棒狀或塊狀增益介質(zhì)的固體激光器/放大器，解決了背景技術(shù)中片狀或長度較短的棒狀或塊狀增益介質(zhì)只能采用端面抽運(yùn)的方式，具體而言，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):I)采用光纖將抽運(yùn)光傳輸至增益介質(zhì)側(cè)面，并巧妙的利用光纖和增益介質(zhì)形成的柱面鏡將抽運(yùn)光一維準(zhǔn)直輸出至增益介質(zhì)內(nèi)部，抽運(yùn)光的傳輸過程中沒有任何機(jī)械裝置和復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，大大簡化了抽運(yùn)光的傳輸和吸收過程；2)裝置實(shí)現(xiàn)了片狀或長度較短的棒狀和塊狀增益介質(zhì)的側(cè)面抽運(yùn)方式，簡化了該類激光器/放大器的結(jié)構(gòu)，同時大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖1是本實(shí)用新型所提供的光纖側(cè)面抽運(yùn)固體激光器/放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是在傳輸光纖中抽運(yùn)光輸出方式的不意圖；其中:1-全反射鏡；2_增益介質(zhì)；3_抽運(yùn)光傳輸光纖；4_輸出鏡；5_抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供了一種采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器，固體激光放大器包括增益介質(zhì)2以及纏繞在增益介質(zhì)2上的抽運(yùn)光傳輸光纖3。增益介質(zhì)2包括側(cè)面以及端面；抽運(yùn)光傳輸光纖3緊密盤繞在增益介質(zhì)2的側(cè)面。
抽運(yùn)光傳輸光纖3與增益介質(zhì)2之間除相接觸面外的部位采用固化膠粘接。增益介質(zhì)2的側(cè)面以及端面是進(jìn)行光學(xué)拋光的。抽運(yùn)光傳輸光纖3的折射率小于增益介質(zhì)2的折射率。增益介質(zhì)2的形狀是片狀、長度較短的棒狀或長度較短的塊狀。本實(shí)用新型在提供上述固體激光放大器的同時，還提供了一種基于上述固體激光放大器所形成的激光器，該激光器包括抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器5、激光器的腔鏡以及如上的固體激光放大器；抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器5與固體激光放大器的抽運(yùn)光傳輸光纖3相連；激光器的腔鏡設(shè)置在固體激光放大器的增益介質(zhì)2的端面上。激光器的腔鏡包括全反射鏡I以及輸出鏡4 ;全反射鏡I以及輸出鏡4分別設(shè)置在增益介質(zhì)2的兩端面上。下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:參見圖1，圖1中的全反射鏡I以及輸出鏡4為激光器的腔鏡，其中全反射鏡I對產(chǎn)生的激光波長具有較高的反射率，輸出鏡4對產(chǎn)生的激光波長部分反射部分透射，反射率根據(jù)具體的激光器參數(shù)來確定，此外，全反射鏡I和輸出鏡4也可以通過在增益介質(zhì)表面鍍膜來實(shí)現(xiàn)腔鏡的功能，這樣會使激光器結(jié)構(gòu)更加緊湊。當(dāng)不使用腔鏡全反射鏡I和輸出鏡4時,該結(jié)構(gòu)為一個放大器,可以對從端面輸入的激光信號進(jìn)行放大。增益介質(zhì)2，形狀可以為片狀或長度較短的棒狀和塊狀，但最適合的是長度較短的棒狀，增益介質(zhì)的端面和側(cè)面都進(jìn)行光學(xué)拋光以減小激光和抽運(yùn)光的損耗。抽運(yùn)光傳輸光纖3為抽運(yùn)光的傳輸光纖，該光纖沒有固體介質(zhì)的包層，采用空氣作為外包層，其材料可以是石英、玻璃或者塑料等，并且其折射率小于增益介質(zhì)的折射率；抽運(yùn)光傳輸光纖3緊密盤繞在增益介質(zhì)2的側(cè)面，并用導(dǎo)熱系數(shù)較高的固化膠來粘接固定，以利于增益介質(zhì)的散熱，同時保證光纖和增益介質(zhì)的接觸面不能有膠沾染。由于傳輸光纖以空氣為包層，傳輸光纖的折射率大于空氣的折射率，因此在空氣中，抽運(yùn)光可以高效率低損耗的地傳輸。當(dāng)抽運(yùn)光傳輸?shù)匠檫\(yùn)光傳輸光纖3和增益介質(zhì)2盤繞的位置，如圖2所示，由于增益介質(zhì)的折射率大于傳輸光纖的折射率，抽運(yùn)光就會從兩者的接觸面上輸出進(jìn)入增益介質(zhì)2內(nèi)部；巧妙的是由于傳輸光纖是圓柱形的，接觸面為矩形，所以實(shí)際上在傳輸光纖上輸出抽運(yùn)光的部分為一個柱面鏡，其很自然的對抽運(yùn)光進(jìn)行了一維準(zhǔn)直，使得抽運(yùn)光的能量更加集中，有利于抽運(yùn)光的吸收和抽運(yùn)的均勻性。抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器5為光纖輸出的抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器,其輸出波長在增益介質(zhì)2的吸收譜范圍內(nèi)，輸出光纖的參數(shù)和抽運(yùn)光傳輸光纖3的參數(shù)匹配，通過光纖焊接的方式與抽運(yùn)光傳輸光纖 3連接起來。
權(quán)利要求1.一種采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器，其特征在于:所述采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器包括增益介質(zhì)以及纏繞在增益介質(zhì)上的抽運(yùn)光傳輸光纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器，其特征在于:所述增益介質(zhì)包括側(cè)面以及端面；所述抽運(yùn)光傳輸光纖緊密盤繞在增益介質(zhì)的側(cè)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器，其特征在于:所述抽運(yùn)光傳輸光纖與增益介質(zhì)之間除相接觸面外的部位采用固化膠粘接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器，其特征在于:所述增益介質(zhì)的側(cè)面以及端面是進(jìn)行光學(xué)拋光的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器，其特征在于:所述抽運(yùn)光傳輸光纖的折射率小于增益介質(zhì)的折射率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器，其特征在于:所述增益介質(zhì)的形狀是片狀、長度較短的棒狀或長度較短的塊狀。
7.一種基于權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述的采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器所形成的激光器，其特征在于:所述激光器包括抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器、激光器的腔鏡以及如權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述的固體激光放大器；所述抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器與固體激光放大器的抽運(yùn)光傳輸光纖相連；所述激光器的腔鏡設(shè)置在固體激光放大器的增益介質(zhì)的端面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光器，其特征在于:所述激光器的腔鏡包括全反射鏡以及輸出鏡；所述全反射鏡以及輸 出鏡分別設(shè)置在增益介質(zhì)的兩端面上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種固體激光放大器以及基于該激光放大器所形成的激光器；該采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器包括增益介質(zhì)以及纏繞在增益介質(zhì)上的抽運(yùn)光傳輸光纖。本實(shí)用新型提供了一種可簡化激光器或放大器結(jié)構(gòu)以及可提高激光器或放大器整體穩(wěn)定性的固體激光放大器以及基于該放大器所形成的激光器。
文檔編號H01S3/094GK203085964SQ201220672210
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者高存孝, 薛彬, 朱少嵐, 楊直, 趙衛(wèi), 王屹山 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所