簡約三路鈥激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及高功率固體激光器領域，尤其是一種簡約三路鈥激光器。
【背景技術】
[0002]鈥激光器是用Cr，Tm，Ho: YAG晶體制作的脈沖激光器，其輸出波長2.1 μ m處于水的吸收峰，因此這種激光對人體組織的穿透深度淺，有很高的外科手術精度，且對人眼安全，加上它可用光纖傳輸，所以在醫(yī)療上它是一種很好的做外科的光源。因此，鈥激光已經(jīng)廣泛應用于泌尿外科、皮膚科、婦產(chǎn)科、消化科、普外科和五官科等領域。
[0003]但是，鈥激光晶體的發(fā)光閾值高，其熱導率低，在高重頻條件下工作時，晶體的熱透鏡效應明顯，由于這些特點，使得單根激光晶體的輸出功率不可能較高。為了獲得高輸出功率的鈥激光治療機，往往采用兩路、或更多路的激光器輪流出光，經(jīng)過合并光路并耦合進同一條光纖的方法來提高總的輸出功率。
[0004]已有多個實用新型專利公開了將兩路鈥激光合并光路后耦合輸出的技術方案【授權公告號CN 202723982 U、CN 202288460 U、CN 201332212 Y】。當雙路鈥激光不能滿足某些手術對激光器功率的要求時，人們又研發(fā)了三路鈥激光系統(tǒng)，在已有的兩組激光器諧振腔的上方，如授權公告號CN 201332212 Y的摘要附圖所示，添加一組諧振腔，如權公告號CN 201478675 U摘要附圖所示，在該諧振腔前方安裝一個45°全反鏡，同時在中間一組激光器諧振腔的前方安裝一個受伺服電機控制的可轉動的45°全反鏡，當可轉動的45°全反鏡位于光路中間時，新添加的一路激光經(jīng)過這兩個45°全反鏡轉向后，其光路與中間一路激光重復，可以入射到耦合透鏡上，當可轉動的45°全反鏡不在光路中間時，中間一路激光可以直接入射到耦合透鏡上。排在最下方的一組激光器的輸出，仍按原有的方式入射到耦合透鏡。按一定的時序控制可轉動的45°全反鏡，就可以讓三路激光入射到耦合透鏡上，經(jīng)過聚焦后，輸入到同一條傳輸光纖中。
[0005]現(xiàn)有的三路鈥激光需要三個45°全反鏡、一個可轉動的45°全反鏡和伺服電機及其控制系統(tǒng)，存在三個技術缺陷:(1)需要的元器件多(2)光路復雜、調(diào)試不方便。(3)需要精確控制光路系統(tǒng)，可轉動的45°全反鏡的轉動規(guī)律必須與兩個激光器的脈沖時間匹配。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決上述的技術問題，本實用新型提供了一種光路簡單的三路鈥激光器，需要的元器件少、調(diào)試方便，不需要轉動器件及其控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)三路激光的合并，獲得高功率的激光輸出。
[0007]本實用新型解決上述技術問題的方案如下:
[0008]簡約三路鈥激光器，包括第一鈥激光諧振腔、第二鈥激光諧振腔、第三鈥激光諧振腔、梯形棱鏡、匯聚透鏡、光導錐和傳輸光纖；
[0009]所述第一鈥激光諧振腔、第二鈥激光諧振腔和第三鈥激光諧振腔均包括依次同軸放置的前腔鏡、聚光腔和輸出鏡，前腔鏡和輸出鏡為平面鏡，前腔鏡是波長為2.094微米全反射鏡，輸出鏡是波長為2.094微米的部分反射鏡；
[0010]所述梯形棱鏡為等腰梯形棱鏡，梯形棱鏡的上面和兩個斜面均鍍有波長為2.094微米的增透膜；
[0011]所述光導錐的較大端面朝向匯聚透鏡，并與匯聚透鏡的焦平面重合，光導錐的較小端面朝向傳輸光纖；
[0012]所述第二鈥激光諧振腔的中心光軸、梯形棱鏡的中心光軸、匯聚透鏡的中心光軸與光導錐的中心光軸同軸；
[0013]所述第一鈥激光諧振腔、第二鈥激光諧振腔、第三鈥激光諧振腔處于同一水平面，第一鈥激光諧振腔的中心光軸與第二鈥激光諧振腔的中心光軸的夾角為J，第三鈥激光諧振腔的中心光軸與第二鈥激光諧振腔的中心光軸的夾角為J，第一鈥激光諧振腔的出射光射到梯形棱鏡的一個斜面，經(jīng)過折射之后垂直于梯形棱鏡的底面射出，第三鈥激光諧振腔的出射光入射到梯形棱鏡的另一個斜面，經(jīng)過折射之后垂直于梯形棱鏡的底面射出；
[0014]簡約型三路鈥激光器的工作方法，包括以下步驟:
[0015](1)每一路激光器的諧振腔依次放置了前腔鏡、聚光腔和輸出鏡，聚光腔截面為橢圓，一條激光棒與氙燈分別位于聚光腔內(nèi)的橢圓的兩個焦點上。給聚光腔的氙燈加上一定的電信號后，氙燈發(fā)出的栗浦光直接或者經(jīng)過聚光腔壁反射后，入射到激光棒上；
[0016](2)激光棒吸收栗浦光后發(fā)出激光，前腔鏡的后表面和輸出鏡的前表面分別鍍了2.094微米的全反膜和部分反射膜，由前腔鏡、聚光腔和輸出鏡構成的諧振腔中，對波長為2.094微米的、在光軸方向傳輸?shù)募す庾髯顑?yōu)先的放大，而把其它頻率和方向的光加以抑制，從輸出鏡輸出波長為2.094微米的激光；
[0017](3)中間一路激光垂直入射到梯形棱鏡的頂面，不改變傳輸方向，從底面出射，另兩路激光分別從梯形棱鏡的兩個斜面入射，經(jīng)過斜面折射，傳輸方向改變?yōu)榇怪庇谔菪卫忡R底面，與中間一路激光平行。三路激光經(jīng)過梯形棱鏡后，變?yōu)椴⑿袀鬏數(shù)墓馐?jīng)匯聚透鏡匯聚之后，在匯聚透鏡的焦平面也就是光導錐的較大端面，入射到光導錐；
[0018](4)經(jīng)過光導錐后，匯合光束的橫截面變小，三路激光可以耦合進入與光導錐對接的傳輸光纖。
[0019]本實用新型具有光路簡單的特點，因此帶來以下優(yōu)點:
[0020]1、本激光器采用僅用一個梯形棱鏡讓兩路激光傳輸方向變?yōu)榕c中間一路激光并行的光束，極大地減小了所需的元件，降低了生產(chǎn)成本。而且光路簡單，調(diào)節(jié)和維修方便。
[0021]2、由于本激光器的光束合并中不需要用伺服電機控制的轉鏡，減少所需的控制信號，簡化了系統(tǒng)的控制電路系統(tǒng)。
[0022]3、通過調(diào)節(jié)梯形棱鏡在系統(tǒng)光軸上的相對位置，可以方便地調(diào)節(jié)旁邊的兩路激光與中間一路激光的并行間距，使三路激光在匯聚透鏡上獲得更好的聚焦結果，再加上光導錐的光線匯聚作用，最大程度的減小了耦合損耗，用非常緊湊的光路實現(xiàn)了三路激光的匯聚。
[0023]此處附上光導錐的工作原理:
[0024]光導錐是一種錐形光導管，其兩端的橫截面尺寸不同，能改變光束的孔徑，將橫截面大的光束改變?yōu)闄M截面小的光束。具體的:
[0025]光導錐是由一段錐形光纖構成，錐形光纖的纖芯的直徑隨光纖長度呈線性變化，以能通過光纖軸線的光線(稱為子午光線)為例，光線進入光導錐后在纖芯與包層的分界面上每反射一次，再入射到對面的分界面時，入射角會減小，當光線經(jīng)過多次反射后在分界面上的入射角不滿足全反射條件時，就會從包層泄漏出去；但是，對于那些在進入光導錐時，其在入射橫截面上的入射點距光導錐軸線的距離超過傳輸光纖的纖芯半徑的光線，只要入射角很小，經(jīng)過一定長度的光導錐后，仍滿足全反射條件，這些光線就能夠進入傳輸光纖，因此，將光導錐設置在會聚透鏡的焦平面上，其孔徑與三路激光在匯聚透鏡焦面上的分布相匹配，輸出端的孔徑與傳輸光纖的匹配，光導錐就能使匯聚透鏡輸出的光束更多地進入傳輸光纖。
【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型的簡約型三路鈥激光器的俯視圖。
[0027]圖2是梯形棱鏡斜面的光路圖。
[0028]圖3是底角A不同的取值，對應的J的變化圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0030]如圖1和圖2所示的簡約型三路鈥激光器，包括第一鈥激光諧振腔1、第二鈥激光諧振腔2、第三鈥激光諧振腔3、梯形棱鏡4、匯聚透鏡5、光導錐6和傳輸光纖7 ；
[0031]第一鈥激光諧振腔1、第二鈥激光諧振腔2和第三鈥激光諧振腔3均包括依次同軸放置的前腔鏡9、聚光腔和輸出鏡8，前腔鏡9和輸出鏡8為平面鏡，前腔鏡9是波長為2.094微米全反