一種有效消除熱效應(yīng)的二極管泵浦固體激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及二極管泵浦的固體激光器【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明在激光棒和泵浦源的耦合透鏡之間增加一個(gè)高階的四分之一波片，并且所述波片前表面鍍激光波長(zhǎng)和泵浦光波長(zhǎng)的增透膜，在所述波片后表面鍍激光波長(zhǎng)高反射膜和泵浦光波長(zhǎng)的增透膜；在所述激光棒前表面鍍激光波長(zhǎng)的部分反射膜和泵浦光波長(zhǎng)的高反射膜，在所述激光棒后表面鍍激光波長(zhǎng)和泵浦光波長(zhǎng)的增透膜。利用本發(fā)明，可以起到降低熱致偏振的影響，有效消除熱效應(yīng)，提高激光器輸出穩(wěn)定性的作用。
【專利說(shuō)明】一種有效消除熱效應(yīng)的二極管泵浦固體激光器
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及二極管泵浦的固體激光器【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]【背景技術(shù)】:
通常各向同性的固體激光增益介質(zhì):如YAG，在實(shí)際工作條件下，因?yàn)楸闷植痪鶆?、晶體摻雜不均勻、晶格缺陷、泵浦光不均勻、機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致折射率不均勻、冷卻不均勻的溫度梯度導(dǎo)致折射率不均勻等因素，會(huì)表現(xiàn)出一定的各向異性，從而對(duì)通過(guò)晶體的不同偏振態(tài)的光會(huì)具有不同的折射率、透射率和一定的偏振旋轉(zhuǎn)作用，即所謂的熱致偏振(或退偏振)作用。
[0003]激光二極管發(fā)出的泵浦光通常是接近線偏振態(tài)的偏振光，這樣如果晶體棒在工作狀態(tài)下具有一定的熱致偏振性或退偏振作用的話，一旦泵浦光的偏振方向和晶體熱致偏振方向不一致，泵浦光就不一定能夠很好地被吸收，從而降低了激光器效率。另一方面，激光器在發(fā)生激光振蕩后，具有一定偏振態(tài)的激光會(huì)在諧振腔內(nèi)往復(fù)振蕩，多次通過(guò)激光晶體。激光晶體具有一定熱致偏振性后，不同的偏振態(tài)的激光在晶體因熱效應(yīng)而導(dǎo)致的偏振方向上會(huì)產(chǎn)生不同的損耗和能量提取效率。如果激光本征偏振態(tài)和晶體熱致偏振方向相差甚遠(yuǎn)，就有可能增大對(duì)激光的損耗，降低輸出能量，或者改變輸出激光的偏振態(tài)分布。
[0004]另外，熱致偏振特性通常是不穩(wěn)定的，這樣又會(huì)造成激光輸出明顯的起伏。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種可改變泵浦光和腔內(nèi)振蕩激光的偏振態(tài)，使其在空間上和時(shí)間上均勻化，進(jìn)而可以對(duì)分布在各個(gè)偏振態(tài)上的儲(chǔ)能都進(jìn)行有效提取的方法，從而起到降低熱致偏振的影響，提高激光器輸出穩(wěn)定性的作用。
[0006]為達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明在激光棒和泵浦源的耦合透鏡之間增加一個(gè)高階的四分之一波片，并且所述波片前表面鍍激光波長(zhǎng)和泵浦光波長(zhǎng)的增透膜，在所述波片后表面鍍激光波長(zhǎng)高反射膜和泵浦光波長(zhǎng)的增透膜；在所述激光棒前表面鍍激光波長(zhǎng)的部分反射膜和泵浦光波長(zhǎng)的高反射膜，在所述激光棒后表面鍍激光波長(zhǎng)和泵浦光波長(zhǎng)的增透膜。
[0007]本發(fā)明可以使振蕩激光的優(yōu)勢(shì)偏振態(tài)發(fā)生周期交替，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)偏振態(tài)上儲(chǔ)能的對(duì)稱提取，消除熱致偏振對(duì)輸出能量穩(wěn)定性的影響，最后輸出能量穩(wěn)定的圓偏振光。
[0008]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1是本發(fā)明的激光器結(jié)構(gòu)說(shuō)明圖。
[0009]圖2是本發(fā)明的具體實(shí)施例的激光起振時(shí)某個(gè)偏振方向?yàn)樗狡竦氖疽鈭D。
[0010]圖3是本發(fā)明的具體實(shí)施例的激光第一次經(jīng)過(guò)具有熱致偏振效應(yīng)的晶體棒時(shí)發(fā)生退偏的不意圖。
[0011]圖4是本發(fā)明的具體實(shí)施例的退偏后的偏振光被波片腔鏡反射后偏振態(tài)發(fā)生90度旋轉(zhuǎn)后的示意圖。
[0012]圖5是本發(fā)明的具體實(shí)施例的不同偏振態(tài)在通過(guò)往復(fù)的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換，最終輸出能量穩(wěn)定的圓偏振光的過(guò)程示意圖。
[0013]圖6是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】采用布儒斯特偏振片對(duì)輸出的偏振光進(jìn)行監(jiān)測(cè)的示意圖。
[0014]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明:
圖1是本發(fā)明的激光器結(jié)構(gòu)說(shuō)明圖。
[0015]由圖1可知，本發(fā)明的激光器在激光棒和泵浦源之間增加了一個(gè)高階的四分之一波片。并且所述波片前表面鍍激光波長(zhǎng)和泵浦光波長(zhǎng)的增透膜，在所述波片后表面鍍激光波長(zhǎng)高反射膜和泵浦光波長(zhǎng)的增透膜；在所述激光棒前表面鍍激光波長(zhǎng)的部分反射膜和泵浦光波長(zhǎng)的高反射膜，在所述激光棒后表面鍍激光波長(zhǎng)和泵浦光波長(zhǎng)的增透膜。激光棒的前表面與波片的后表面通過(guò)光學(xué)調(diào)整達(dá)到平行，構(gòu)成激光諧振腔。
[0016]在泵浦光進(jìn)入激光晶體前，會(huì)因?yàn)樗姆种徊ㄆ淖饔米兂山咏鼒A偏振的光，這樣就對(duì)晶體棒的偏振作用不敏感了，使兩種不同偏振態(tài)的泵浦能量都能得到基本相當(dāng)?shù)奈铡?br> [0017]因?yàn)椴ㄆ暮蟊砻嬗肿鳛榧す馄鞯暮笄荤R，激光每次振蕩都要往復(fù)通過(guò)一次四分之一波片，形成偏振態(tài)90度的旋轉(zhuǎn)。在提取儲(chǔ)能的往復(fù)振蕩過(guò)程中，兩種偏振態(tài)會(huì)交替通過(guò)晶體棒的同一位置，儲(chǔ)能得到均勻的提取。這樣分布在兩種偏振態(tài)上的激光能量也會(huì)在多次往復(fù)振蕩中得到平衡，最終輸出在兩個(gè)偏振方向上能量相當(dāng)?shù)募す猓瑥亩藷嶂缕裥?yīng)對(duì)激光能量穩(wěn)定性的影響。
[0018]以激光產(chǎn)生過(guò)程中的某一個(gè)偏振態(tài)所經(jīng)歷的過(guò)程為例，對(duì)泵浦光、激光偏振態(tài)變化過(guò)程和晶體棒熱致偏振方向的關(guān)系做一陳述。
[0019]圖2是本發(fā)明的具體實(shí)施例的激光起振時(shí)某個(gè)偏振方向?yàn)樗狡袷疽鈭D。
[0020]圖3是本發(fā)明的具體實(shí)施例的第一次經(jīng)過(guò)具有熱致偏振效應(yīng)的晶體棒時(shí)發(fā)生退偏的不意圖。
[0021]圖4是本發(fā)明的具體實(shí)施例的退偏后的偏振光被波片腔鏡反射后偏振態(tài)發(fā)生90度旋轉(zhuǎn)后的示意圖。
[0022]圖5是本發(fā)明的具體實(shí)施例的不同偏振態(tài)在通過(guò)往復(fù)的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換，最終輸出能量穩(wěn)定的圓偏振光的過(guò)程示意圖。
[0023]圖6是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】采用布儒斯特偏振片對(duì)輸出的偏振光進(jìn)行監(jiān)測(cè)示意圖。
[0024]由圖2可見，激光起振時(shí)某個(gè)偏振方向?yàn)樗狡瘢?br> 由圖3可見，激光起振后，由水平偏振方向第一次經(jīng)過(guò)具有熱致偏振效應(yīng)的晶體棒時(shí)發(fā)生了退偏，產(chǎn)生了正交的偏振分量S、P,成為部分偏振光。
[0025]由圖4可見,此部分偏振光被波片腔鏡反射后偏振態(tài)發(fā)生90度旋轉(zhuǎn),成為與圖3中的偏振態(tài)為鏡像關(guān)系的部分偏振光。
[0026]由圖5可見，激光起振后，第一程中，如果由于S偏振光能量弱，S偏振態(tài)上提取的能量少于P偏振態(tài)；那么在第二程中，被四分之一波片腔鏡反射后偏振態(tài)發(fā)生90度旋轉(zhuǎn)后，
S光能量變大，在S偏振態(tài)上提取的能量大于P偏振態(tài)；......如此在激光往復(fù)振蕩過(guò)程中，激光棒中的能量提取過(guò)程不斷重復(fù)以上轉(zhuǎn)化過(guò)程。到激光輸出的時(shí)刻，P光和S光的能量，由于這種甚多次的交替提取和放大而形成了統(tǒng)計(jì)平均效果，最后達(dá)到了平衡，從而輸出能量相當(dāng)?shù)腜光和S光,形成能量穩(wěn)定的圓偏振光輸出。
[0027]在激光輸出后，可以如圖6所示，采用一個(gè)布儒斯特偏振片對(duì)出射激光進(jìn)行分光。布儒斯特偏振片的原理是在表面鍍制多層介質(zhì)膜形成玻片堆結(jié)構(gòu)，利用光線以布儒斯特角入射介質(zhì)表面時(shí)P光與S光在界面上透過(guò)率的差異，實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光線偏振態(tài)的有效分離；布儒斯特偏振片是一個(gè)平板元件，放置在激光傳播的光路上，其表面與入射激光夾33度角，如圖6所示，或者說(shuō)激光以57度的入射角入射(法線垂直平板表面，光線與法線的夾角稱為入射角)。在這種條件下，透射光為基本純凈的P偏振光，反射光為基本純凈的S偏振光；從而使S光和P光在傳播方向上分開，然后分別用能量計(jì)1、2 (或功率計(jì))對(duì)兩個(gè)不同偏振態(tài)的激光進(jìn)行測(cè)量，如果兩個(gè)偏振態(tài)的激光能量的差別在測(cè)量誤差范圍內(nèi)為零，就可以認(rèn)為這兩個(gè)偏振態(tài)的能量相當(dāng)；最終輸出的激光在S偏振態(tài)和P偏振態(tài)上的能量達(dá)到了平衡，從而形成能量穩(wěn)定的圓偏振光。
[0028]以上所述僅是本發(fā)明的實(shí)施例之一，故凡依本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種二極管端面泵浦固體激光器，其特征在于: —在激光棒和泵浦源的耦合透鏡之間增加一四分之一波片； —在所述的四分之一波片前表面鍍激光波長(zhǎng)和泵浦光波長(zhǎng)的增透膜，后表面鍍激光波長(zhǎng)高反射膜和泵浦光波長(zhǎng)的增透膜； —所述激光棒前后表面加工成平行的平面；-所述激光棒前表面鍍激光波長(zhǎng)的部分反射膜和泵浦光波長(zhǎng)的高反射膜，后表面鍍激光波長(zhǎng)和泵浦光波長(zhǎng)的增透膜。
【文檔編號(hào)】H01S3/139GK104269727SQ201410555676
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】羅亦鳴 申請(qǐng)人:四川卓眾科技有限公司