專利名稱：提高調(diào)q激光器關(guān)斷功率的方法及調(diào)q激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體激光器技術(shù)，特別涉及一種提高調(diào)Q激光器關(guān)斷功率 的方法及具有高關(guān)斷功率的調(diào)Q激光器。
背景技術(shù)：
通過調(diào)Q技術(shù)可以有效地提高激光器輸出的峰值功率，大大擴(kuò)展了 激光器的應(yīng)用領(lǐng)域。"調(diào)Q"就是采用一定的技術(shù)和裝置來控制激光器 諧振腔的Q值按一定的程序和規(guī)律變化，從而達(dá)到提高激光脈沖的峰值 功率和獲得短脈沖激光輸出的目的。由于諧振腔的Q值直接依賴于激光 腔的總損耗，所以激光器調(diào)Q通常都是通過對諧振腔損耗的調(diào)制來實(shí)現(xiàn) 的。使光學(xué)諧振腔的Q值發(fā)生快速變化的裝置叫做Q開關(guān)，目前常用的 Q開關(guān)可分為兩大類；主動(dòng)式Q開關(guān)(包括轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q，電光調(diào)Q、聲光調(diào)Q 等)和被動(dòng)式Q開關(guān)(如染料調(diào)Q和Cr:YAG調(diào)Q);但在高功率調(diào)Q激光器 應(yīng)用中，由于增益比較高，常遇到Q開關(guān)關(guān)不斷的現(xiàn)象，也就是"漏光"。 "漏光"的存在， 一定程度上消耗了儲(chǔ)能，降低了增益，破壞了輸出激 光的脈沖波型，同時(shí)也降低了激光輸出的峰值功率，增加了輸出激光的 脈沖寬度。現(xiàn)有技術(shù)中，為了解決"漏光"，普遍使用增加Q開關(guān)數(shù)量的方法， 以聲光調(diào)Q為例，通常采用雙Q開關(guān)來提高關(guān)斷能力。參見徐德剛，姚
建銓《85 w高穩(wěn)定全固態(tài)綠光激光器的研究》第31巻第4期，2004年4 月，《中國激光》。釆用雙Q開關(guān)，確實(shí)可以在一定程度上有效的提高關(guān)斷功率，但兩 個(gè)Q開關(guān)的引入不僅提高了成本，增加了激光器體積，而且由于兩個(gè)開 關(guān)還要時(shí)間精確同步，以及增加驅(qū)動(dòng)控制要求，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性降低和 調(diào)試難度增加。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種具有高關(guān)斷功率的調(diào)Q激光器。 本發(fā)明的另 一任務(wù)是提供一種提高調(diào)Q激光器關(guān)斷功率的方法。 一方面，本發(fā)明提供了一種具有高關(guān)斷功率的調(diào)Q激光器，包括諧振腔和位于所述諧振腔中的調(diào)Q裝置，其特征在于，所述調(diào)Q裝置包括Q開關(guān)和使光束多次通過所述Q開關(guān)的光束反射裝置。上述技術(shù)方案中，所述Q開關(guān)為主動(dòng)式Q開關(guān)或被動(dòng)式Q開關(guān)。 進(jìn)一步地，所述主動(dòng)式Q開關(guān)可以選擇聲光Q開關(guān)、電光Q開關(guān)或轉(zhuǎn)鏡Q開關(guān)。上述技術(shù)方案中，所述光束反射裝置優(yōu)選能夠使光束多次平行通過所 述Q開關(guān)的光束反射裝置，例如直角棱鏡或反射面彼此垂直的平面反射 鏡。進(jìn)一步地，所述直角棱鏡的斜邊平面與激光光路垂直。另一方面，本發(fā)明提供了一種提高調(diào)Q激光器關(guān)斷功率的方法，其特
征在于，利用反射裝置使得激光束多次通過諧振腔內(nèi)的同一調(diào)Q裝置。上述方法中，通過調(diào)整所述反射裝置與所述調(diào)Q裝置的距離來改變激 光脈寬。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于調(diào)Q激光器的關(guān)斷功率大幅度提高，節(jié)省成本，節(jié)約空間，體積小巧， 可靠性高；通過改變Q開關(guān)5和直角棱鏡6之間的間距，可以改變光往返 通過Q開關(guān)過程中的公共開門時(shí)間，改變激光脈寬。


以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖l采用聲光Q開關(guān)的高關(guān)斷功率調(diào)Q激光器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 —種采用電光Q開關(guān)的高關(guān)斷功率調(diào)Q激光器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3另一種采用電光Q開關(guān)的高關(guān)斷功率調(diào)Q激光器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4端面泵浦的高關(guān)斷功率調(diào)Q激光器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5另一種采用聲光Q開關(guān)的高關(guān)斷功率調(diào)Q激光器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1是采用聲光Q開關(guān)的高關(guān)斷功率調(diào)Q激光器結(jié)構(gòu)示意圖，其中， 在光路上順序設(shè)置有激光腔鏡1、激光晶體2、 Q開關(guān)5、直角棱鏡6、輸 出腔鏡4和45度全反鏡3,所述直角棱鏡6的斜邊平面與激光光路垂直， 所述激光晶體2為Nd:YAG,兩端面鍍有1064nm增透膜，采用側(cè)面泵浦
方式，其輸出的激光波長為1064nm，所述Q開關(guān)5使用聲光Q開關(guān)，所 述輸出腔鏡4鍍有1064nm的半透膜(20%透過率)，所述直角棱鏡6的斜 面鍍有1064nm激光的增透膜，所述激光晶體2輸出的激光經(jīng)過所述Q開 關(guān)5后被直角棱鏡6全反射回來，再次通過所述Q開關(guān)5，然后通過所述 輸出腔鏡4和45度全反鏡3輸出。上述的器件設(shè)置方式，使得激光晶體2輸出的激光束可以兩次通過聲 光Q開關(guān)5,這樣，只要在諧振腔中使用單個(gè)Q開關(guān)就可以達(dá)到兩個(gè)Q 開關(guān)的效果，同時(shí)，調(diào)節(jié)所述直角棱鏡6和所述Q開關(guān)5的距離就可以改 變光往返通過Q開關(guān)過程中的公共開門時(shí)間，從而改變激光脈寬。但是， 對于聲光調(diào)Q,為了保證Q開關(guān)處于最佳位置，必須精調(diào)最佳的衍射效率 角度，所以需保證兩次通過聲光Q開關(guān)時(shí)，開關(guān)都處于最佳狀態(tài)，因此必 須使兩次通過Q開關(guān)5的激光束之間是平行的。上述的激光器使用直角棱鏡6來實(shí)現(xiàn)激光束的反射，主要是為了盡可 能減小激光器的體積，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，還可以使用其他的器件 來實(shí)現(xiàn)光束反射的功能，如兩塊反射面彼此垂直的平面反射鏡等。圖2和圖3是兩種采用電光Q開關(guān)的高關(guān)斷功率調(diào)Q激光器結(jié)構(gòu)示 意圖。電光Q開關(guān)5包括設(shè)置在光路上的電光普克耳盒8、設(shè)置在所述電 光普克耳盒8前面光路上的1/4波片和設(shè)置在所述電光普克耳盒8后面光 路上的偏振裝置，其中，圖2中的偏振裝置為偏振片9,圖3中的偏振裝 置為偏振分光棱鏡IO，其他的光路和器件設(shè)置與實(shí)施例l相同，對于電光 調(diào)Q，如果兩次通過Q開關(guān)的光不平行，還會(huì)帶來退偏損耗。
圖2和圖3只是給出了兩種結(jié)構(gòu)的電光Q開關(guān)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，還可以使用其他類型的電光Q開關(guān)、聲光Q開關(guān)或轉(zhuǎn)鏡Q開關(guān)。圖4是端面泵浦的高關(guān)斷功率調(diào)Q激光器結(jié)構(gòu)示意圖，其中，泵浦光 經(jīng)過光纖11耦合輸出，依次經(jīng)過準(zhǔn)直聚焦透鏡組12和激光腔鏡13后入 射到激光晶體14,所述激光晶體14采用Nd:YAG晶體，輸出1064nm激 光，該激光晶體14的入射端面鍍有泵浦光的增透膜和1064nm激光的增透 膜，出射端面鍍有對1064nm激光的增透膜，所述激光腔鏡13鍍有泵浦光 的增透膜和1064nm振蕩激光的全反膜，該端面泵浦的高關(guān)斷功率調(diào)Q激 光器的其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例l相同。圖5給出了另一種采用聲光Q開關(guān)的高關(guān)斷功率調(diào)Q激光器結(jié)構(gòu)示 意圖，該激光器在圖l所示激光器的基礎(chǔ)上，還包括第二直角棱鏡15，，所 述振蕩激光第二次經(jīng)過所述聲光Q開關(guān)5后，被所述第二直角棱鏡15再 次平行反射，第三次經(jīng)過所述聲光Q開關(guān)5，然后出射，這種設(shè)置，只用 一個(gè)聲光Q開關(guān)就達(dá)到了現(xiàn)有技術(shù)中三個(gè)Q開關(guān)的作用，大大提高了 Q 開關(guān)的利用率，簡化了系統(tǒng)構(gòu)造，降低了激光器的成本，同時(shí)提高了系統(tǒng) 可靠性。最后應(yīng)說明的是，以上各附圖中的實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的提高調(diào) Q激光器關(guān)斷功率的方法及調(diào)Q激光器的結(jié)構(gòu)和技術(shù)方案，但非限制。盡 管參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方 案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1. 一種具有高關(guān)斷功率的調(diào)Q激光器，包括諧振腔和位于所述諧振腔中的調(diào)Q裝置，其特征在于，所述調(diào)Q裝置包括Q開關(guān)和使光束多次通過所述Q開關(guān)的光束反射裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高關(guān)斷功率的調(diào)Q激光器，其特征在 于，所述Q開關(guān)為主動(dòng)式Q開關(guān)或被動(dòng)式Q開關(guān)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有高關(guān)斷功率的調(diào)Q激光器，其特征在 于，所述主動(dòng)式Q開關(guān)為聲光Q開關(guān)、電光Q開關(guān)或轉(zhuǎn)鏡Q開關(guān)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高關(guān)斷功率的調(diào)Q激光器，其特征在 于，所述光束反射裝置為使光束多次平行通過所述Q開關(guān)的光束反射裝 置。 '
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有高關(guān)斷功率的調(diào)Q激光器，其特征在 于，所述光束反射裝置為直角棱鏡或反射面彼此垂直的平面反射鏡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有高關(guān)斷功率的調(diào)Q激光器，其特征在 于，所述直角棱鏡的斜邊平面與激光光路垂直。
7. —種提高調(diào)Q激光器關(guān)斷功率的方法，其特征在于，利用反射裝 置使得激光束多次通過諧振腔內(nèi)的同一調(diào)Q裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的提高調(diào)Q激光器關(guān)斷功率的方法，其特征 在于，通過調(diào)整所述反射裝置與所述調(diào)Q裝置的距離來改變激光脈寬。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有高關(guān)斷功率的調(diào)Q激光器，包括諧振腔和位于所述諧振腔中的調(diào)Q裝置，其特征在于，所述調(diào)Q裝置包括Q開關(guān)和使光束多次通過所述Q開關(guān)的光束反射裝置。本發(fā)明的調(diào)Q激光器，其關(guān)斷功率大幅度提高，節(jié)省成本，節(jié)約空間，體積小巧，可靠性高；通過改變Q開關(guān)5和直角棱鏡6之間的間距，還可以改變光往返通過Q開關(guān)過程中的公共開門時(shí)間，從而改變激光脈寬。
文檔編號(hào)H01S3/11GK101399429SQ20071012239
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月25日
發(fā)明者崔建豐, 樊仲維 申請人:北京國科世紀(jì)激光技術(shù)有限公司