簡約四路鈥激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及高功率固體激光器領(lǐng)域，尤其是一種簡約四路鈥激光器。
【背景技術(shù)】
[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(shù)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(yīng)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(lǐng)域。
[0003]但鈥激光晶體的發(fā)光閾值高，其熱導(dǎo)率低，在高重頻條件下工作時，晶體的熱透鏡效應(yīng)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，采用兩路、三路或四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]目前已報道的將四路鈥激光合并光路后耦合輸出的技術(shù)方案可分為兩類:
[0005]1、第一類是以幾何光學(xué)為基礎(chǔ)，利用一個伺服電機控制的全反射鏡，改變4路激光的光路，將4路激光反射到同一個耦合透鏡中，從而進入同一條傳輸光纖中(例如，授權(quán)公告號CN 202059047U，四核鈥激光發(fā)生系統(tǒng))，市場上已經(jīng)有了以這類技術(shù)方案為基礎(chǔ)的鈥激光器產(chǎn)品。但是:
[0006]授權(quán)公告號為CN 202059047U的四核鈥激光發(fā)生系統(tǒng)，光路十分復(fù)雜，每一路激光需經(jīng)兩個反射鏡反射后，入射到伺服電機控制的全反鏡上，同時，需要控制電路精確控制伺服電機的轉(zhuǎn)動。
[0007]而且，現(xiàn)有四路鈥激光產(chǎn)品，需要8個全反鏡、一個可轉(zhuǎn)動的全反鏡和伺服電機及其控制系統(tǒng)，存在三個技術(shù)缺陷:(1)需要的元器件多(2)光路復(fù)雜、調(diào)試不方便。(3)需要精確控制光路系統(tǒng)，可轉(zhuǎn)動的全反鏡的轉(zhuǎn)動規(guī)律必須與兩個激光器的脈沖時間匹配。
[0008]2、第二類是利用波導(dǎo)技術(shù)，使用1X4的波分復(fù)用器(例如，授權(quán)公告號CN203277954U，多路固體鈥激光集束裝置)。
[0009]授權(quán)公告號CN 203277954U的多路固體鈥激光集束裝置，以波導(dǎo)技術(shù)為基礎(chǔ)的合波過程中，光功率損耗較大。以1550nm波長的1X4光波分復(fù)用器為例，中山奧康公司的插損在6.8dB左右。
[0010]而且，市場上還未見以波導(dǎo)技術(shù)為基礎(chǔ)的鈥激光器產(chǎn)品，目前市場上還沒有能用于大功率鈥激光的光波分復(fù)用器。
【實用新型內(nèi)容】
[0011]為了解決上述的技術(shù)問題，本實用新型提供了一種光路簡單的四路鈥激光器，需要的元器件少、調(diào)試方便，不需要轉(zhuǎn)動器件及其控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)四路激光的合并，獲得高功率的激光輸出。
[0012]本實用新型解決上述技術(shù)問題的方案如下:
[0013]簡約四路鈥激光器，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、第四鈥激光諧振腔、折射棱鏡、匯聚透鏡、光導(dǎo)錐和傳輸光纖；
[0014]所述四個鈥激光諧振腔，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；
[0015]所述折射棱鏡的入射端為四棱錐形狀，折射棱鏡的出射端為四棱柱形狀，折射棱鏡入射端的四個斜面均鍍有波長為2.094微米的增透膜；
[0016]所述光導(dǎo)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(dǎo)錐的較小端面朝向傳輸光纖；
[0017]所述折射棱鏡的中心光軸、匯聚透鏡的中心光軸與光導(dǎo)錐的中心光軸同軸，為系統(tǒng)光軸；
[0018]所述第一鈥激光諧振腔、第三鈥激光諧振腔處于同一水平面，第二鈥激光諧振腔、第四鈥激光諧振腔處于同一豎直平面，所述水平面和所述豎直平面的交線，與所述系統(tǒng)光軸共軸，第一鈥激光諧振腔的中心光軸與系統(tǒng)光軸的夾角為P、第二鈥激光諧振腔的中心光軸與系統(tǒng)光軸的夾角為P，第三鈥激光諧振腔的中心光軸與系統(tǒng)光軸的夾角為P，第四鈥激光諧振腔的中心光軸與系統(tǒng)光軸的夾角為P，四個鈥激光諧振腔的出射光分別射到折射棱鏡入射端的四個斜面，經(jīng)過折射之后沿系統(tǒng)光軸方向從折射棱鏡的底面射出。
[0019]簡約型四路鈥激光器的工作方法，包括以下步驟:
[0020](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；
[0021](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(gòu)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；
[0022](3)第一鈥激光諧振腔、第二鈥激光諧振腔、第三鈥激光諧振腔和第四鈥激光諧振腔分別從折射棱鏡的4個斜面入射，經(jīng)過斜面折射，傳輸方向改變?yōu)榇怪庇谡凵淅忡R底面，與系統(tǒng)光軸平行。傳輸方向相互平行的4路激光，經(jīng)匯聚透鏡匯聚之后，在匯聚透鏡的焦平面也就是光導(dǎo)錐的較大端面，入射到光導(dǎo)錐；
[0023](4)經(jīng)過光導(dǎo)錐后，匯合光束的橫截面變小，4路激光可以耦合進入與光導(dǎo)錐對接的傳輸光纖。
[0024]此處附上光導(dǎo)錐的工作原理:
[0025]光導(dǎo)錐是一種錐形光導(dǎo)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:
[0026]光導(dǎo)錐是由一段錐形光纖構(gòu)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(dǎo)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(dāng)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(dǎo)錐時，其在入射橫截面上的入射點距光導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)錐設(shè)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(dǎo)錐就能使匯聚透鏡輸出的光束更多地進入傳輸光纖。
[0027]本實用新型具有光路簡單的特點，因此帶來以下優(yōu)點:
[0028]1、本激光器僅用一個折射棱鏡讓4路激光傳輸方向變?yōu)榕c系統(tǒng)光軸平行的光束，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。
[0029]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(zhuǎn)鏡，減少所需的控制信號，簡化了系統(tǒng)的控制電路系統(tǒng)。
[0030]3、通過調(diào)節(jié)折射棱鏡在系統(tǒng)光軸上的相對位置，可以方便地調(diào)節(jié)四路激光相互的間距，使四路激光在匯聚透鏡上獲得更好的聚焦結(jié)果，再加上光導(dǎo)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)了四路激光的匯聚。
【附圖說明】
[0031]圖1是本實用新型的簡約四路鈥激光器的光路圖。
[0032]圖2是折射棱鏡的光路圖。
[0033]圖3是底角A不同的取值，對應(yīng)的P的變化圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0035]如圖1和圖2所示的簡約型四路鈥激光器，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、第四鈥激光諧振腔4、折射棱鏡5、匯聚透鏡6、光導(dǎo)錐7和傳輸光纖8，
[0036]所述四個鈥激光諧振腔，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