專利名稱：一種機械式q開關激光器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及激光領域，尤其涉及Q開關的激光器，特別是機械式Q開關的 激光器。
背景技術：
脈沖激光器的常用調Q方法有電光調Q、聲光調Q、轉鏡機械調Q、染料調Q 和晶體飽和吸收調Q等。上述的各種方法均有其不足之處，如聲光調Q的缺點是對高能 量的激光器開關能力差，不宜用于高能的調Q激光器，染料調Q的缺點是染料易變質， 輸出脈沖不穩(wěn)定，電光調Q和晶體飽和吸收調Q所需的晶體太過昂貴。相比之下轉鏡機 械Q開關結構比較簡單，對偏振不敏感，因而對雙折射效應也不敏感，所以在一定條件 下，轉鏡機械Q開關激光器輸出的能量大于電光Q開關激光器的輸出能量。但轉鏡機械 Q開關的性能較大程度上依賴于轉鏡裝置的控制精度和機械轉動速度，噪聲比較大，其 軸承的壽命較短，需要經(jīng)常維修。正是由于這些不足而使其應用受到限制。

實用新型內容因此，針對上述的已有技術中的機械式Q開關存在的不足，本實用新型提出一 種降低對轉鏡裝置的控制精度和機械轉動速度依賴性的機械式Q開關，而采用傳統(tǒng)電機 或繼電器驅動即可實現(xiàn)Q開關方案，解決了已有技術的缺陷。本實用新型的技術方案是本實用新型的機械式Q開關激光器，包括激光器和設置與激光腔內的Q開關。 其中，在激光腔內的Q開關前還設置有光學擴束系統(tǒng)，所述的Q開關是轉鏡Q開關，所 述的Q開關做為一后腔鏡與所述的激光器的前腔鏡構成一激光腔。進一步的，所述的光學擴束系統(tǒng)是由二楔角棱鏡構成的擴束棱鏡組?；蛘撸龅墓鈱W擴束系統(tǒng)是擴束望遠鏡。更進一步的，所述的擴束望遠鏡是柱面擴束望遠鏡，或者球面擴束望遠鏡，或 者透射擴束望遠鏡，或者反射望遠鏡。進一步的，所述的轉鏡Q開關是由一電機聯(lián)接驅動一直角反射棱鏡構成?；蛘撸龅霓D鏡Q開關是由一繼電器聯(lián)接驅動一直角反射棱鏡構成。或者，所述的轉鏡Q開關是由一電機聯(lián)接驅動一盤片，所述的盤片上設有多個 直角反射棱鏡構成。更進一步的，所述的直角反射棱鏡是空心結構。進一步的，所述的激光腔內還設置有由PBS棱鏡及1/4波片構成的偏振輸出構 件。進一步的，所述的激光器是高功率燈泵浦激光器或者半導體泵浦激光器，輸入 光路上設有耦合透鏡和分光片。或者，所述的激光器是光纖激光器，輸入光路上設有耦合透鏡。[0016]本實用新型采用如上技術方案，提出一種降低對轉鏡裝置的控制精度和機械轉 動速度依賴性的機械式Q開關，而采用傳統(tǒng)電機或繼電器驅動直角反射棱鏡實現(xiàn)Q開關 方案?？朔艘延械臋C械式Q開關的轉鏡裝置的控制精度和機械轉動速度要求高，且噪 聲比較大，其軸承的壽命較短，需要經(jīng)常維修的缺陷。

圖1是本實用新型的實施例1的結構示意圖；圖2是本實用新型的光路原理說明示意圖；圖3是本實用新型的實施例2的結構示意圖；圖4是本實用新型的實施例3的結構示意圖；圖5是本實用新型的實施例4的部分結構示意圖；圖6是本實用新型的實施例5的結構示意圖；圖7是本實用新型的實施例6的結構示意圖；圖8是本實用新型的實施例7的部分結構示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明。本實用新型是在傳統(tǒng)轉鏡機械Q開關激光器中加入擴束棱鏡組或擴束望遠鏡等 光學擴束系統(tǒng)，通過擴大腔內轉動棱鏡入射端的光束直徑來增加激光腔對轉動棱鏡產(chǎn)生 激光所需的角精度，從而可將Q開關的開關速度提高一到二個數(shù)量級。本實用新型的機 械式Q開關激光器，包括激光器和設置與激光腔內的Q開關。其中，在激光腔內的Q開 關前還設置有光學擴束系統(tǒng)，所述的Q開關是轉鏡Q開關，所述的Q開關做為一后腔鏡 與所述的激光器的前腔鏡構成一激光腔。因此，本實用新型轉動棱鏡可采用傳統(tǒng)電機驅 動，也可采用繼電器驅動，具有如上所述的眾多優(yōu)勢。通常電機的旋轉速度為20000-24000轉/每分鐘，當轉速為24000R/MIN時，其 所驅動的棱鏡的角速度為ω = da/dt = 2.5mard/y S。實驗表明當平平腔結構激光器的反 射鏡不平行度為Imard量級時，就會抑制激光產(chǎn)生，該不平行度與上述的旋轉角速度有 關，即每隔400NS時間可產(chǎn)生一次激光的開關。實施例1 本實施例的原理如圖1和圖2所示，其中101為激光泵浦源，102為聚焦耦合透 鏡，103為分束片，104為前腔鏡，105為激光增益介質，106擴束棱鏡組，107為直角反 射棱鏡，同時作為后腔鏡。直角反射棱鏡107采用傳統(tǒng)電機108驅動，可繞軸作一定角 度的偏轉。通過在激光諧振腔中加入由楔角棱鏡1061、1062構成的擴束棱鏡組106， 將光束直徑由Dl變?yōu)镈2，使入射到直角反射棱鏡107上的光束直徑擴大M(M = D2/ Dl)倍，此時光束的發(fā)散角將減小為原來的1/M。即整個激光腔的對不準接受角將減小 M倍，從而使所需的開關時間減少M倍。若未加擴束棱鏡組106前激光腔的容偏角為 Δ θ ,開關時間為ΔΤ，則加入M倍的擴束棱鏡組后激光器的容偏角將變?yōu)棣?Θ/Μ，而 開關時間將減小為ΔΤ/Μ。如此，當采用相同速度電機108驅動時，可使開 關速度提高M倍。以轉速為24000轉/分的電機為例，若光束直徑擴大40倍，則開關時間將由原來的400NS變?yōu)?10NS,這與電光開關的速度相近，從而使機械轉鏡Q開關產(chǎn)生質的突變。當此裝置應 用于對開關時間要求不高的激光系統(tǒng)中，即當加入M倍的擴束棱鏡組后，在開關時間不 變情況下，可使電機轉動速度降為原來的1/M。若M = 40，則電機轉速可降為原來的 1/40，這樣可以極大提高電機的使用壽命，大大減少其維修次數(shù)。實施例2:參閱圖3所示，其結構原理與圖1的實施例1是相似，不同在于之處在于采用 擴束望遠鏡對光束直徑進行擴束，本實施例中的擴束望遠鏡采用柱面擴束望遠鏡109實 現(xiàn)。實施例3 參閱圖4所示，其結構原理與圖1的實施例1是相似，不同在于之處在于激光 泵浦源101是選用半導體泵浦激光器，轉鏡Q開關是由一繼電器Iio聯(lián)接驅動一直角反射 棱鏡107構成。其中，激光泵浦源101為LD; 102為聚焦耦合透鏡；103為分束片；105 為激光增益介質，其前端面鍍膜形成前腔鏡104 ； 106為擴束棱鏡組；106為直角反射棱 鏡；107為繼電器。普通短腔半導體泵浦激光器擴束前的光束直徑為50MM-100MM，若 直角反射棱鏡106在繼電器110彈簧片上移動速度為IMS轉動6°左右，則它等效轉動速 度為2000轉/分，比普通高速電機速度小一個數(shù)量級；若將光束擴大30倍，則光斑直徑 為1.5MM-3MM，采用微小棱鏡即可，其開關時間與高速電機在同一數(shù)量級，則可能獲 得單脈沖調Q。由于此結構降低了對機械轉動速度的要求，此裝置將使轉動速度較小的繼電器 也可應用于激光器的Q開關中。由于繼電器110具有體積小、壽命長的特定，其將特別 適合應用于半導體泵浦的中低功率激光器中。實施例4 參閱圖5所示，其結構原理與圖3的實施例2是相似，不同在于之處在于本實 施例中的擴束望遠鏡采用反射望遠鏡111實現(xiàn)。實施例5 參閱圖6所示，其結構原理與圖3的實施例2是相似，不同在于之處在于本實 施例中在諧振腔中加入偏振棱鏡及1/4波片構成的偏振輸出構件，從腔中間獲得激光輸 出。如圖6所示，在腔中放置PBS棱鏡113及1/4波片114。腔中運行的振蕩光兩次經(jīng) 過1/4波片114后偏振方向旋轉90°，經(jīng)PBS棱鏡113后光束偏轉實現(xiàn)輸出。實施例6 參閱圖7所示，其結構原理與上述的各實施例是相似，不同之處在于是所述 的激光器是光纖激光器201，其輸入光路上設有耦合透鏡202，并通過柱面擴束望遠鏡 109對光束直徑進行擴束。利用光纖激光器201、耦合透鏡202、柱面擴束望遠鏡109、 直角反射棱鏡107和驅動電機108獲得脈沖激光輸出。實施例7 參閱圖8所示，其 結構原理與圖3的實施例2是相似，但是本實施例可以應用于 高功率盤片激光器中。其不同在于之處在于所述的轉鏡Q開關是由一電機112聯(lián)接驅 動一盤片115，所述的盤片115上設有多個直角反射棱鏡107構成。由于本實施例的電機112可采用低轉速電機，則可用較大功率電機帶動較大盤片115，從而提高重復頻率和連 續(xù)泵浦時能量的利用率。本實用新型如上所述的直角反射棱鏡亦可以空心結構。本實用新型在傳統(tǒng)轉鏡 機械Q開關激光器中加入擴束系統(tǒng)為機械式調Q激光器帶來新變化，有望使其重新獲得 廣泛的應用。尤其對于中遠紅外、高功率光纖激光器和高功率盤片激光器中有較好應 用。
盡管結合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領域的技術人員 應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和范圍內，在形式上和 細節(jié)上可以對本實用新型做出各種變化，均為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種機械式Q開關激光器，包括激光器和設置與激光腔內的Q開關，其特征在 于在激光腔內的Q開關前還設置有光學擴束系統(tǒng)，所述的Q開關是轉鏡Q開關，所述 的Q開關做為一后腔鏡與所述的激光器的前腔鏡構成一激光腔。
2.根據(jù)權利要求1所述的機械式Q開關激光器，其特征在于所述的光學擴束系統(tǒng) 是由二楔角棱鏡(1061、1062)構成的擴束棱鏡組(106)。
3.根據(jù)權利要求1所述的機械式Q開關激光器，其特征在于所述的光學擴束系統(tǒng) 是擴束望遠鏡。
4.根據(jù)權利要求3所述的機械式Q開關激光器，其特征在于所述的擴束望遠鏡 (109)是柱面擴束望遠鏡(109)，或者球面擴束望遠鏡，或者透射擴束望遠鏡，或者反射 望遠鏡(111)。
5.根據(jù)權利要求1所述的機械式Q開關激光器，其特征在于所述的轉鏡Q開關是 由一電機(108)聯(lián)接驅動一直角反射棱鏡(107)構成。
6.根據(jù)權利要求1所述的機械式Q開關激光器，其特征在于所述的轉鏡Q開關是 由一繼電器(110)聯(lián)接驅動一直角反射棱鏡(107)構成。
7.根據(jù)權利要求1所述的機械式Q開關激光器，其特征在于所述的轉鏡Q開關是由 一電機(112)聯(lián)接驅動一盤片(115)，所述的盤片(115)上設有多個直角反射棱鏡(107) 構成。
8.根據(jù)權利要求5或6或7所述的機械式Q開關激光器，其特征在于所述的直角 反射棱鏡(107)是空心結構。
9.根據(jù)權利要求1所述的機械式Q開關激光器，其特征在于所述的激光腔內還設 置有由PBS棱鏡(113)及1/4波片(114)構成的偏振輸出構件。
10.根據(jù)權利要求1所述的機械式Q開關激光器，其特征在于所述的激光器是高功 率燈泵浦激光器或者半導體泵浦激光器(101)，輸入光路上設有耦合透鏡(102)和分光片 (103)。
11.根據(jù)權利要求1所述的機械式Q開關激光器，其特征在于所述的激光器是光纖 激光器(201)，輸入光路上設有耦合透鏡(202)。
專利摘要本實用新型涉及激光領域，尤其涉及Q開關的激光器，特別是機械式Q開關的激光器。本實用新型是在傳統(tǒng)轉鏡機械Q開關激光器中加入擴束棱鏡組或擴束望遠鏡，通過擴大腔內轉動棱鏡入射端的光束直徑來增加激光腔對轉動棱鏡產(chǎn)生激光所需的角精度，從而可將Q開關的開關速度提高一到二個數(shù)量級。本實用新型轉動棱鏡可采用傳統(tǒng)電機驅動，也可采用繼電器驅動。本實用新型提出一種降低對轉鏡裝置的控制精度和機械轉動速度依賴性的機械式Q開關，而采用傳統(tǒng)電機或繼電器驅動直角反射棱鏡實現(xiàn)Q開關方案。其克服了已有的機械式Q開關的轉鏡裝置的控制精度和機械振動速度要求高，且噪聲比較大，其軸承的壽命較短，需要經(jīng)常維修的缺陷。
文檔編號H01S3/121GK201797229SQ20102051738
公開日2011年4月13日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權日2010年8月30日
發(fā)明者任策, 吳礪, 陳燕平 申請人:福州高意通訊有限公司