一種輸出大能量窄脈寬的yag固體激光器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種輸出大能量窄脈寬的YAG固體激光器，包括依次放置的全反后鏡(1)、可改變光波的偏振方向的波片(2)、電光調(diào)Q元件(3)、偏振片(4)、Nd:YAG激光晶體、泵浦氙燈(6)及輸出鏡(7)，全反后鏡和輸出鏡構(gòu)成激光在其內(nèi)來回振蕩的諧振腔，且諧振腔構(gòu)成的光路通過Nd:YAG激光晶體的正中心，泵浦氙燈(6)對稱放置在Nd:YAG激光晶體兩側(cè)，且泵浦氙燈(6)與Nd:YAG激光晶體共同設(shè)置在金屬件構(gòu)成的雙燈金屬腔(5)內(nèi)，雙燈金屬腔(5)內(nèi)設(shè)有用于冷卻的循環(huán)水槽(10)。本實(shí)用新型采用全固態(tài)結(jié)構(gòu)，通過優(yōu)化諧振腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其可輸出大能量窄脈寬的激光，并提高激光器工作的穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種輸出大能量窄脈寬的YAG固體激光器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種輸出大能量窄脈寬的YAG固體激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]固體激光器的核心部分包括栗浦源、增益介質(zhì)、諧振腔，Nd:YAG激光器中的增益介質(zhì)為摻雜Nd3+的Y3Al5O12晶體。當(dāng)增益介質(zhì)吸收栗浦光源的能量，Nd3+達(dá)到粒子反轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，在諧振腔內(nèi)形成振蕩最終輸出激光。目前燈栗脈沖Nd:YAG激光器已被應(yīng)用于工業(yè)加工領(lǐng)域，但依然存在效率不高、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，導(dǎo)致加工能力有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供采用全固態(tài)結(jié)構(gòu)，通過優(yōu)化諧振腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其可輸出大能量窄脈寬的激光，并提高激光器工作的穩(wěn)定性的一種輸出大能量窄脈寬的YAG固體激光器。
[0004]本實(shí)用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案為:一種輸出大能量窄脈寬的YAG固體激光器，包括依次放置的全反后鏡、可改變光波的偏振方向的波片、電光調(diào)Q元件、偏振片、Nd: YAG激光晶體、脈沖氣燈及輸出鏡，所述的全反后鏡和輸出鏡構(gòu)成激光在其內(nèi)來回振蕩的諧振腔，且諧振腔構(gòu)成的光路通過Nd:YAG激光晶體的正中心，所述的脈沖氙燈對稱放置在Nd: YAG激光晶體兩側(cè)，且所述的脈沖氙燈與Nd: YAG激光晶體共同設(shè)置在金屬件構(gòu)成的雙燈金屬腔內(nèi)，所述的雙燈金屬腔內(nèi)設(shè)有用于冷卻的循環(huán)水槽。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:該輸出大能量窄脈寬的YAG固體激光器包括依次放置的全反后鏡、可改變光波的偏振方向的波片、電光調(diào)Q元件、偏振片、Nd: YAG激光晶體、脈沖氙燈及輸出鏡，全反后鏡和輸出鏡構(gòu)成激光在其內(nèi)來回振蕩的諧振腔，且諧振腔構(gòu)成的光路通過Nd: YAG激光晶體的正中心，脈沖氙燈對稱放置在Nd: YAG激光晶體兩側(cè)，且脈沖氙燈與Nd: YAG激光晶體共同設(shè)置在金屬件構(gòu)成的雙燈金屬腔內(nèi)，雙燈金屬腔內(nèi)設(shè)有用于冷卻的循環(huán)水槽。本實(shí)用新型采用全固態(tài)結(jié)構(gòu)，通過優(yōu)化諧振腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其可輸出大能量窄脈寬的激光，并提高激光器工作的穩(wěn)定性。激光晶體尺寸大，有利于增大與栗浦氙燈的栗浦面積，提高光光轉(zhuǎn)換效率。合理的設(shè)計(jì)的雙燈金屬腔結(jié)構(gòu)及水循環(huán)結(jié)構(gòu)，能更有效控制激光晶體的溫度，降低晶體的熱效應(yīng)，有利于激光器長時(shí)間的穩(wěn)定工作。
【附圖說明】
[0006]圖1為本實(shí)用新型一種輸出大能量窄脈寬的YAG固體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0007]圖1中:1-全反后鏡，2-波片，3-電光調(diào)Q元件，4-偏振片，5_雙燈金屬腔，6_栗浦氙燈，7-輸出鏡，8-墊片，9-墊板，I O-循環(huán)水槽。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步描述。
[0009]如圖1所示，一種輸出大能量窄脈寬的YAG固體激光器，包括依次放置在墊板9上的全反后鏡1、可改變光波的偏振方向的波片2、電光調(diào)Q元件3、偏振片4、Nd: YAG激光晶體、栗浦氙燈6及輸出鏡7，全反后鏡I和輸出鏡7構(gòu)成激光在其內(nèi)來回振蕩的諧振腔，且諧振腔構(gòu)成的光路通過Nd: YAG激光晶體的正中心，栗浦氙燈6對稱放置在Nd: YAG激光晶體兩側(cè)，且栗浦氙燈6與Nd: YAG激光晶體共同設(shè)置在金屬件構(gòu)成的雙燈金屬腔5內(nèi)，雙燈金屬腔5內(nèi)設(shè)有用于冷卻的循環(huán)水槽10。氙燈玻璃透明管外徑為7mm，弧長為70_。且全反后鏡1、可改變光波的偏振方向的波片2、電光調(diào)Q元件3的下端均設(shè)有墊片8。
[0010]Nd:YAG激光晶體為摻雜Nd3+濃度為1.0at.%且晶體尺寸為Φ 7 X 100mm3的激光晶體;且Nd: YAG激光晶體兩個(gè)端面平行且鍍有1064nm的高透膜。
[0011]全反后鏡I面向諧振腔內(nèi)一面鍍有對1064nm的全反膜;輸出鏡7朝向諧振腔一面鍍有對1064nm的高斯輸出膜，且全反后鏡I和輸出鏡7構(gòu)成雙凹型穩(wěn)定球面腔。通過優(yōu)化全反后鏡I和輸出鏡7的曲率半徑，全反鏡I和波片2、波片2和電光調(diào)Q元件3、電光調(diào)Q元件3和偏振片4、偏振片4和激光晶體6、激光晶體6和高斯輸出鏡7之間的距離，進(jìn)一步穩(wěn)定諧振腔，使得激光器能長時(shí)間穩(wěn)定工作。諧振腔總物理腔長為500mm。
[0012]為了進(jìn)一步優(yōu)化腔內(nèi)振蕩光模式，選擇增大激光器件偏振片4的厚度為5mm，偏振片與光軸的夾角為布魯斯特角。
[0013]調(diào)Q模塊驅(qū)動(dòng)電光調(diào)Q元件3工作，調(diào)制頻率在1-1OHz可調(diào)。電光調(diào)Q模式，使得激光器最終輸出脈沖光，輸出激光頻率與調(diào)制頻率一致。該電光調(diào)Q固體激光器可輸出能量為百毫焦耳量級(jí)，脈沖寬度小于I Ons的激光。
[0014]激光器產(chǎn)生激光的過程為:氙燈在電源的驅(qū)動(dòng)下釋放寬光譜能量，處于低能級(jí)狀態(tài)的釹離子吸收部分栗浦氙燈的能量后逐漸躍迀至高能級(jí)；隨著不斷地吸收氙燈的能量，釹離子不斷躍迀至高能級(jí)；當(dāng)處于高能級(jí)的粒子書大于低能級(jí)的粒子時(shí)，就產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。然后處于高能級(jí)的粒子通過受激輻射至回低能級(jí)，同時(shí)釋放出光子。光子形成激光，在設(shè)制的諧振腔內(nèi)來回振蕩。當(dāng)增益大于損耗時(shí)，輸出鏡一端便會(huì)發(fā)出激光。
[0015]將氙燈和晶體組合共同放置在一個(gè)金屬件里，構(gòu)成一個(gè)雙燈金屬腔5。如圖1所示，在雙燈金屬腔5內(nèi)開了一個(gè)循環(huán)水槽10，目的在于給Nd:YAG激光晶體和栗浦氙燈6做冷卻。循環(huán)水槽10還有一個(gè)帶有溫控的水箱相連接的進(jìn)水口，水進(jìn)入雙燈金屬腔5的上半部分，再進(jìn)入其下半部分，最后通過出水口再進(jìn)入水箱，帶走Nd: YAG激光晶體和栗浦氙燈6產(chǎn)生的熱量，使它們穩(wěn)定工作在一個(gè)適當(dāng)?shù)臏囟取：侠淼脑O(shè)計(jì)水循環(huán)結(jié)構(gòu)，能更有效控制激光晶體的溫度，降低晶體的熱效應(yīng)，有利于激光器長時(shí)間的穩(wěn)定工作。
[0016]以上僅就本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例作了說明，但不能理解為是對權(quán)利要求的限制。本實(shí)用新型不僅局限于以上實(shí)施例，其具體結(jié)構(gòu)允許有變化。凡在本實(shí)用新型獨(dú)立權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)所作的各種變化均在本實(shí)用新型保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種輸出大能量窄脈寬的YAG固體激光器，包括依次放置的全反后鏡(I)、可改變光波的偏振方向的波片(2)、電光調(diào)Q元件(3)、偏振片(4)、Nd: YAG激光晶體、栗浦氙燈(6)及輸出鏡(7)，所述的全反后鏡(I)和輸出鏡(7)構(gòu)成激光在其內(nèi)來回振蕩的諧振腔，且諧振腔構(gòu)成的光路通過Nd:YAG激光晶體的正中心，其特征在于:所述的栗浦氙燈(6)對稱放置在Nd:YAG激光晶體兩側(cè)，且所述的栗浦氙燈(6)與Nd:YAG激光晶體共同設(shè)置在金屬件構(gòu)成的雙燈金屬腔(5)內(nèi)，所述的雙燈金屬腔(5)內(nèi)設(shè)有用于冷卻的循環(huán)水槽(10)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸出大能量窄脈寬的YAG固體激光器，其特征在于:所述的Nd: YAG激光晶體為摻雜Nd3+濃度為1.0at.%且晶體尺寸為Φ 7 X 10mm3的激光晶體;且所述的Nd:YAG激光晶體兩個(gè)端面平行且鍍有1064nm的高透膜。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種輸出大能量窄脈寬的YAG固體激光器，其特征在于:所述的全反后鏡(I)面向諧振腔內(nèi)一面鍍有對1064nm的全反膜;輸出鏡(7)朝向諧振腔一面鍍有對1064nm的高斯輸出膜，且全反后鏡(I)和輸出鏡(7)構(gòu)成雙凹型穩(wěn)定球面腔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸出大能量窄脈寬的YAG固體激光器，其特征在于:所述的偏振片(4)厚度為5mm，與光軸的夾角為布魯斯特角。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸出大能量窄脈寬的YAG固體激光器，其特征在于:所述的諧振腔總物理腔長為500mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸出大能量窄脈寬的YAG固體激光器，其特征在于:所述的電光調(diào)Q元件(3)連接電源和用于對振蕩光進(jìn)行頻率調(diào)制的信號(hào)發(fā)生器，調(diào)制頻率為1-1OHz，且所述的電光調(diào)Q元件(3)的長度為30mm。
【文檔編號(hào)】H01S3/0915GK205452777SQ201521131705
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月30日
【發(fā)明人】王吉, 王濤
【申請人】寧波中物激光與光電技術(shù)研究所