專利名稱：一種端面泵浦固體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于固體激光器領(lǐng)域，具體涉及一臺半導(dǎo)體激光器端面泵浦的固態(tài)高重復(fù)率電光調(diào)Q脈沖激光器。
背景技術(shù)：
20世紀80年代后期，隨著半導(dǎo)體激光器和激光晶體材料技術(shù)的不斷進步，固體激光器技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，應(yīng)用范圍不斷地擴展。使用半導(dǎo)體激光器陣列端面泵浦的固體激光器具有轉(zhuǎn)換效率高，光束質(zhì)量好，穩(wěn)定性好，連續(xù)工作時間長，壽命長等優(yōu)點，可廣泛地應(yīng)用于激光標刻、激光材料加工和激光醫(yī)療等領(lǐng)域。國內(nèi)外對半導(dǎo)體激光器陣列的端面泵浦進行了廣泛的研究，特別是半導(dǎo)體激光器陣列的光束耦合研究。光束耦合一般包括光束準直，光束整形，聚焦三個步驟，其中又尤以光束整形最為重要。由于傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器陣列采用19個激光二極管排成一列的結(jié)構(gòu)，其快軸發(fā)散半角一般為35°、發(fā)光區(qū)lum，慢軸發(fā)散半角一般為8°、發(fā)光區(qū)10mm，兩個方向上的拉格朗日不變量相差千余倍，這對端面泵浦是極為不利的，需要整形圓化處理才能進行端面泵浦。光束整形作為近年來的研究重點， 有多種方案，比較典型的有光纖耦合系統(tǒng)、光學成像系統(tǒng)、臺階型反射鏡整形系統(tǒng)以及二元光學系統(tǒng)，主要都是通過將半導(dǎo)體激光器陣列按節(jié)點分割，多光束進行旋轉(zhuǎn)重排來實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種端面泵浦固體激光器，該激光器具有輸出光束質(zhì)量高、結(jié)構(gòu)緊湊和脈沖重復(fù)頻率高的優(yōu)點。本發(fā)明提供的一種端面泵浦固體激光器，其特征在于，該激光器包括依次位于同一光路上的半導(dǎo)體激光器、光學耦合系統(tǒng)、諧振腔前腔鏡、激光晶體、起偏器、電光調(diào)Q元件和諧振腔后腔鏡，激光晶體為摻釹釩酸釔晶體，位于光學耦合系統(tǒng)的后焦點處。本發(fā)明采用新型的半導(dǎo)體激光器，其慢軸發(fā)光區(qū)壓縮為1mm，再經(jīng)快軸準直后其遠場光斑為方形，可以直接聚焦進行固體激光器的端面泵浦。另外，其慢軸發(fā)光區(qū)短，聚焦效果更好，聚焦光斑小于傳統(tǒng)巴條的聚焦光斑，這對泵浦是相當有利的。本發(fā)明電光調(diào)Q性能穩(wěn)定，開關(guān)速度快，容易得到20ns以下的窄脈沖，但由于高壓驅(qū)動源和晶體本身的限制，其重復(fù)頻率不高。本發(fā)明可應(yīng)用于激光打標領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1)采用新型的半導(dǎo)體激光器陣列做泵浦源進行端面泵浦，該半導(dǎo)體激光器區(qū)別于傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器陣列的發(fā)光點結(jié)構(gòu)，采用一片連續(xù)的發(fā)光區(qū)替代，慢軸方向發(fā)光區(qū)為 1mm，遠小于傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器陣列的10mm，這就提高了光束質(zhì)量，大大簡化了耦合系統(tǒng)，獲得更小的聚焦光斑，同時提高了耦合效率和泵浦效率。2)泵浦光束功率高、質(zhì)量高，泵浦效率高，激光輸出閾值低，且聚焦光斑小，采用端面泵浦的方式，使激光晶體內(nèi)的增益分布與激光器基?？臻g體積匹配，輸出光束質(zhì)量高。3)激光晶體使用摻釹釩酸釔晶體，熒光壽命短，適合高重復(fù)頻率運轉(zhuǎn)。4)調(diào)Q晶體選擇較大縱橫比的硅酸鎵鑭晶體，可有效降低半波電壓，從而降低了驅(qū)動電源的要求，使工作更加穩(wěn)定。通過電光調(diào)Q技術(shù)，可使激光脈沖脈寬窄，峰值功率高。


圖1是本發(fā)明端面泵浦固體激光器的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明提供的端面泵浦的固體激光器包括依次位于同一光路上的半導(dǎo)體激光器1、光學耦合系統(tǒng)2、諧振腔前腔鏡3、激光晶體4、起偏器5、電光調(diào)Q元件6和諧振腔后腔鏡7。激光晶體4為摻釹釩酸釔晶體，位于光學耦合系統(tǒng)2的后焦點處。本發(fā)明采用半導(dǎo)體激光器作泵浦源，其發(fā)光區(qū)為連續(xù)的發(fā)光區(qū)，發(fā)光區(qū)慢軸方向尺寸為1mm，快軸方向尺寸為lum。半導(dǎo)體激光器附帶快軸準直器件，其遠場光斑呈方形。本發(fā)明的工作過程如下半導(dǎo)體激光器1的輸出光束經(jīng)光學耦合系統(tǒng)2聚焦在激光晶體4中心處，激光晶體4吸收泵浦光受激熒光輻射，當Q開光打開之后，輻射的熒光在諧振腔內(nèi)震蕩放大，獲得穩(wěn)定的震蕩光，通過諧振腔后腔鏡7耦合輸出。所述的半導(dǎo)體激光器1附帶快軸準直鏡，準直鏡采用柱透鏡結(jié)構(gòu)，緊貼在半導(dǎo)體激光器1的出射光處，經(jīng)快軸準直后其遠場光斑為方形，不需要進行光束的整形，可以直接聚焦應(yīng)用于端面泵浦固體激光晶體4，簡化了光學耦合系統(tǒng)2。所述的光學耦合系統(tǒng)2包括一準直鏡和一聚焦鏡，準直鏡將快慢軸發(fā)散角壓縮一致，使快慢軸光束經(jīng)聚焦鏡聚焦后的焦點位置一致，且使焦點位于激光晶體4的正中心。所述的諧振腔前、后腔鏡，可以提供光學正反饋。前腔鏡鍍增透膜，提高泵浦光的透過率，鍍?nèi)茨ぬ峁┕鈱W正反饋；后腔鏡鍍的高反膜，在提供光學正反饋的同時也可以獲得激光耦合輸出。如諧振腔前腔鏡鍍808nm增透膜、1064nm的全反膜，諧振腔后腔鏡鍍有 1064nm高反膜。所述的激光晶體4為摻釹釩酸釔晶體，使其中心置于光學耦合系統(tǒng)2的后焦點處。 所述的電光調(diào)Q元件6為縱橫比大于5的硅酸鎵鑭晶體，這時半波電壓低。本發(fā)明引用新型的半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，提高了泵浦質(zhì)量，獲得基模光束輸出ο本發(fā)明不僅局限于上述具體實施方式
，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實施方式
實施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡單的變化或更改的設(shè)計，都落入本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種端面泵浦固體激光器，其特征在于，該激光器包括依次位于同一光路上的半導(dǎo)體激光器、光學耦合系統(tǒng)、諧振腔前腔鏡、激光晶體、起偏器、電光調(diào)Q元件和諧振腔后腔鏡，激光晶體為摻釹釩酸釔晶體，位于光學耦合系統(tǒng)的后焦點處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端面泵浦固體激光器，其特征在于，泵浦源的半導(dǎo)體激光器的發(fā)光區(qū)為連續(xù)的發(fā)光區(qū)，發(fā)光區(qū)慢軸方向尺寸為1mm，快軸方向尺寸為lum。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的端面泵浦固體激光器，其特征在于，諧振腔前腔鏡鍍有 808nm增透膜、1064nm的全反膜，諧振腔后腔鏡鍍有1064nm高反膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的端面泵浦固體激光器，其特征在于，所述的半導(dǎo)體激光器附帶快軸準直鏡，貼在半導(dǎo)體激光器的出射光處，其遠場光斑呈方形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的端面泵浦固體激光器，其特征在于，所述光學耦合系統(tǒng)包括一準直鏡和一聚焦鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的端面泵浦固體激光器，其特征在于，電光調(diào)Q元件為縱橫比大于5的硅酸鎵鑭晶體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種端面泵浦固體激光器，其特征在于，該激光器包括依次位于同一光路上的半導(dǎo)體激光器、光學耦合系統(tǒng)、諧振腔前腔鏡、激光晶體、起偏器、電光調(diào)Q元件和諧振腔后腔鏡，激光晶體為摻釹釩酸釔晶體，位于光學耦合系統(tǒng)的后焦點處。本發(fā)明采用新型的半導(dǎo)體激光器，其慢軸發(fā)光區(qū)壓縮為1mm，再經(jīng)快軸準直后其遠場光斑為方形，可以直接聚焦進行固體激光器的端面泵浦。另外，其慢軸發(fā)光區(qū)短，聚焦效果更好，聚焦光斑小于傳統(tǒng)巴條的聚焦光斑，這對泵浦是相當有利的。本發(fā)明電光調(diào)Q性能穩(wěn)定，開關(guān)速度快，容易得到20ns以下的窄脈沖，但由于高壓驅(qū)動源和晶體本身的限制，其重復(fù)頻率不高。
文檔編號H01S3/115GK102306898SQ201110233300
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者唐會華, 張可, 楊海, 汪盛烈, 王凡, 王曉東, 王立慧, 秦剛, 趙學民 申請人:華中科技大學