專利名稱：端面泵浦調(diào)q固體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種端面泵浦調(diào)Q固體激光器。
背景技術(shù)：
端面泵浦激光器因其裝置簡單、增益介質(zhì)對泵浦光的吸收十分充分、效率高等特點(diǎn)而受歡迎，然而因泵浦光功率等的變化，激光介質(zhì)的熱透鏡焦距將變化，同時(shí)聚集的泵浦光斑半徑和曲率半徑也發(fā)生變化，這些將導(dǎo)致振蕩光與泵浦光的模匹配被破壞，從而降低激光器的輸出功率和效率。
傳統(tǒng)的端面泵浦激光器大多通過調(diào)整諧振腔的光學(xué)長度來解決上述振蕩光與泵浦光的模匹配問題，如中國專利“激光二極管端面泵浦的高效高功率固體激光器”(專利號為02278626.0)包括位于同一光軸上的泵浦源、光學(xué)耦合系統(tǒng)、由全反鏡和輸出鏡組成的光學(xué)諧振腔以及設(shè)置在兩鏡之間的固體激光介質(zhì)，該激光器通過沿光軸方向平移諧振腔的全反鏡來調(diào)整泵浦光和振蕩光的模匹配問題，這種方法不但增加了整個(gè)激光器的體積，而且會影響諧振腔中光的振蕩模式，從而使激光的輸出受到影響。
另外，在國內(nèi)絕大部分研究只局限于激光器的連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)，對激光器調(diào)Q研究很少，這些問題都阻礙了高功率端面泵浦調(diào)Q激光器的商品化，國內(nèi)目前還沒有輸出功率在10W以上的端面泵浦調(diào)Q固體激光器產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型提供一種端面泵浦調(diào)Q固體激光器，該激光器通過沿光軸方向平移聚焦透鏡來調(diào)整泵浦光和振蕩光的模匹配，并采用聲光調(diào)Q方式來得到激光器輸出功率大、光-光轉(zhuǎn)換效率高的目的。
本端面泵浦調(diào)Q固體激光器包括泵浦源1、光學(xué)耦合系統(tǒng)8以及由全反鏡和輸出鏡組成的光學(xué)諧振腔9，其特征在于所述光學(xué)諧振腔9內(nèi)設(shè)置激光介質(zhì)5，激光介質(zhì)5和光學(xué)諧振腔9的輸出鏡7之間設(shè)置調(diào)Q器件6；所述光學(xué)耦合系統(tǒng)8包括一使泵浦光變成平行光的準(zhǔn)直透鏡2和一使平行光聚焦的聚焦透鏡3，所述準(zhǔn)直透鏡2、聚焦透鏡3、全反鏡4、激光介質(zhì)5、調(diào)Q器件6、輸出鏡7均位于光軸10上，聚焦透鏡3能沿光軸10方向平移。
使用時(shí)，準(zhǔn)直透鏡2將泵浦源1發(fā)出的激光變?yōu)槠叫泄?，沿光軸10方向平移聚焦透鏡3將平行光聚集入射到光學(xué)諧振腔9內(nèi)的激光介質(zhì)5，該激光在光學(xué)諧振腔9內(nèi)振蕩放大、并經(jīng)調(diào)Q器件6調(diào)制后從輸出鏡7輸出脈寬小于10ns、峰值功率高達(dá)50KW-80KW的激光。
本端面泵浦調(diào)Q固體激光器通過調(diào)節(jié)聚焦透鏡來實(shí)現(xiàn)泵浦光和諧振腔的模匹配，激光器體積小、光—光轉(zhuǎn)換效率高而且輸出穩(wěn)定，在諧振腔內(nèi)設(shè)置聲光調(diào)Q器，大大提高了激光器的輸出功率，另外其泵浦光直接通過光學(xué)耦合系統(tǒng)耦合到激光介質(zhì)，不需外接光纖進(jìn)行傳輸，減少了傳輸損耗，降低了成本。


圖1是本端面泵浦調(diào)Q固體激光器的光路示意圖；圖2是其在20KHz調(diào)Q信號下獲得的脈沖波形；圖3是其在30KHz調(diào)Q信號下獲得的脈沖波形；
圖4是本實(shí)施例激光器輸出的激光強(qiáng)度分布圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本端面泵浦調(diào)Q固體激光器包括泵浦源1、光學(xué)耦合系統(tǒng)8、以及由全反鏡和輸出鏡組成的光學(xué)諧振腔9，所述光學(xué)諧振腔9內(nèi)設(shè)置激光介質(zhì)5，激光介質(zhì)5和光學(xué)諧振腔9的輸出鏡7之間設(shè)置調(diào)Q器件6；所述光學(xué)耦合系統(tǒng)8包括一使泵浦光變成平行光的準(zhǔn)直透鏡2和一使平行光聚焦的聚焦透鏡3，所述準(zhǔn)直透鏡2、聚焦透鏡3、全反鏡4、激光介質(zhì)5、調(diào)Q器件6、輸出鏡7均位于光軸10上，聚焦透鏡3能沿光軸10方向平移。
在本實(shí)施例中，泵浦源1采用波長為808nm的激光二極管，調(diào)Q器件6采用聲光調(diào)制晶體構(gòu)成的聲光調(diào)制器，激光介質(zhì)5為摻釹釩酸釔(Nd:YVO4)晶體，所述光學(xué)諧振腔9的全反鏡4采用平面透鏡，全反鏡4對808nm泵浦光全透、對1.064μm激光全反；所述光學(xué)諧振腔9的輸出鏡7采用平面透鏡，輸出鏡7對1.064μm激光輸出范圍為10％～40％。
該激光器的平均輸出功率大于12W，光—光轉(zhuǎn)換效率大于45％，長期穩(wěn)定性小于1％，其調(diào)Q頻率可達(dá)100KHz，如圖2、3所示，在20KHz、30KHz調(diào)Q信號下本激光器可獲得脈寬小于10ns的脈沖波形，如圖4所示為本激光器輸出的激光強(qiáng)度分布圖。
下面簡述本端面泵浦調(diào)Q固體激光器的工作原理激光器運(yùn)行時(shí)，從激光二極管泵浦源1發(fā)出的激光通過準(zhǔn)直透鏡2后成為平行光，平行光被聚焦透鏡3聚焦入射到光學(xué)諧振腔9內(nèi)的Nd:YVO4激光介質(zhì)5內(nèi)，Nd:YVO4激光介質(zhì)5被激勵(lì)而發(fā)出1.064μm激光，該激光在光學(xué)諧振腔9內(nèi)振蕩放大，經(jīng)調(diào)Q器件6調(diào)制后，產(chǎn)生脈寬小于10ns、峰值功率高達(dá)50KW-80KW的調(diào)制激光，調(diào)制后的部分激光透過輸出鏡7輸出。使用過程中，可以沿光軸10方向平移聚焦透鏡3，使準(zhǔn)直透鏡2轉(zhuǎn)換后的平行光可以聚集入射到光學(xué)諧振腔9內(nèi)的激光介質(zhì)5，從而既解決了振蕩光與泵浦光的模匹配問題，也保證了激光器輸出的激光不受影響。
在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同的需要本實(shí)用新型所述的泵浦源1可以選用各種功率的激光二極管，所述激光介質(zhì)5可以選用摻Nd(釹)濃度不同的各種Nd:YVO4晶體，所述調(diào)Q器件可以選用不同頻率如27MHz或40MHz的聲光調(diào)Q器件，所述全反鏡4和輸出鏡7可以根據(jù)需要選用各種透鏡，如平面透鏡，不同曲率半徑的凹透鏡和凸透鏡。
權(quán)利要求1.一種端面泵浦調(diào)Q固體激光器，包括泵浦源(1)、光學(xué)耦合系統(tǒng)(8)以及由全反鏡和輸出鏡組成的光學(xué)諧振腔(9)，其特征在于所述光學(xué)諧振腔(9)內(nèi)設(shè)置激光介質(zhì)(5)，激光介質(zhì)(5)和光學(xué)諧振腔(9)的輸出鏡(7)之間設(shè)置調(diào)Q器件(6)；所述光學(xué)耦合系統(tǒng)(8)包括一使泵浦光變成平行光的準(zhǔn)直透鏡(2)和一使平行光聚焦的聚焦透鏡(3)，所述準(zhǔn)直透鏡(2)、聚焦透鏡(3)、全反鏡(4)、激光介質(zhì)(5)、調(diào)Q器件(6)、輸出鏡(7)均位于光軸(10)上，聚焦透鏡(3)能沿光軸(10)方向平移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端面泵浦調(diào)Q固體激光器，其特征在于所述調(diào)Q器件(6)是由聲光調(diào)制晶體構(gòu)成的聲光調(diào)制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端面泵浦調(diào)Q固體激光器，其特征在于所述激光介質(zhì)(5)為Nd:YVO4晶體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端面泵浦調(diào)Q固體激光器，其特征在于所述光學(xué)諧振腔(9)的全反鏡(4)為平面透鏡、或凸透鏡、或凹透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端面泵浦調(diào)Q固體激光器，其特征在于所述光學(xué)諧振腔(9)的輸出鏡(7)為平面透鏡、或凸透鏡、或凹透鏡。
專利摘要一種端面泵浦調(diào)Q固體激光器，包括泵浦源、光學(xué)耦合系統(tǒng)以及由全反鏡和輸出鏡組成的光學(xué)諧振腔，光學(xué)諧振腔內(nèi)設(shè)置激光介質(zhì)，激光介質(zhì)和光學(xué)諧振腔的輸出鏡之間設(shè)置調(diào)Q器件；光學(xué)耦合系統(tǒng)包括一準(zhǔn)直透鏡和一聚焦透鏡，準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡、全反鏡、激光介質(zhì)、調(diào)Q器件、輸出鏡均位于同一光軸上，聚焦透鏡能沿光軸方向平移。本激光器通過調(diào)節(jié)聚焦透鏡來實(shí)現(xiàn)泵浦光和諧振腔的模匹配，激光器體積小、光－光轉(zhuǎn)換效率和輸出功率高，其泵浦源、光學(xué)耦合系統(tǒng)和諧振腔之間不需外接光纖進(jìn)行傳輸，傳輸損耗小，成本低。
文檔編號H01S3/00GK2674720SQ200420015109
公開日2005年1月26日 申請日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月16日
發(fā)明者呂鳳萍, 蔡元平, 張洪鑫, 高云峰, 任寧 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司