專利名稱：：固體波導激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種激光器制造
技術(shù)領(lǐng)域：
。激光器是本世紀60年代發(fā)明的新的相干光源，它發(fā)出的激光亮度高，單色性好，方向性好，相位一致。任何激光器的基本組成都包括工作媒質(zhì)、激勵(泵浦)系統(tǒng)和光學諧振腔三個部分。固體激光器的工作媒質(zhì)是固體(晶體或玻璃等)，如含釹釔石榴石晶體(NdYAG)，紅寶石晶體和釹玻璃等，它的激勵系統(tǒng)是光泵。由于固體工作媒質(zhì)的光學均勻性較差，而為了得到足夠的輸出功率，它的尺寸又不能做得太小，故固體激光器的輸出激光束是多模的，即是多橫模結(jié)構(gòu)。為了得到足夠大的輸出功率，一般采用選模方法來實現(xiàn)單橫模輸出。在各種傳統(tǒng)的選模方法中，最簡單的方法是在激光器的諧振腔中，，激光振蕩光路的適當位置上，加一限制振蕩激光束直徑的小孔光欄，小孔光欄可用微調(diào)器固定在激光器的底座上。小孔的直徑取在1－2毫米之間。適當選取小孔光欄的直徑，可使振蕩激光束的高次橫模損耗掉，只留下基橫模振蕩，從而得到單一基橫模的激光束輸出，但是用這種選模技術(shù)選模的效率較低。其次可以采用凸凹腔或熱補償腔選模，但是，在技術(shù)上難度較大，價格昂貴。為了在傳統(tǒng)的中、小型固體激光器中得到高質(zhì)量的單橫模激光束輸出，我們用如圖1所示的氣體激光器中普遍采用的光波導諧振腔代替了傳統(tǒng)的中、小型固體激光器中的光學諧振腔。做成了實用的固體波導激光器。圖1中，11是空心波導管。12和13是兩片球面(其中一片或兩片也可以是平面)反射鏡，它們構(gòu)成光學反饋系統(tǒng)。而14是反射鏡12的曲率半徑，15是反射鏡13的曲率半徑，16是波導管11的長度，17是光諧振腔的長度。雖然最近也有人在非氣體激光器中做過光波導諧振腔的實驗，但未見有實用的固體波導激光器的公開報導。本實用新型的目的是針對上述不足，提出一種固體波導激光器，其諧振腔采用光波導諧振腔，由組成光學反饋系統(tǒng)的兩片球面(也可以一片或兩片為平面)反射鏡，以及用來約束激光振蕩的波導管組成，該波導管由硬質(zhì)玻璃或石英中空毛細管所組成?，F(xiàn)結(jié)合附圖2對本實用新型做進一步詳述附圖是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖，其中1是工作媒質(zhì)，2是工作媒質(zhì)的夾具，3是泵浦燈，4是反射式聚光腔，它把泵浦燈發(fā)出的光反射到工作媒質(zhì)上，使工作媒質(zhì)達到粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。5是高反射鏡，6是部分反射鏡。7是波導管。5、6、7構(gòu)成光波導諧振腔。其中球面(一片或兩片也可以是平面)反射鏡5和6構(gòu)成諧振腔的光學反饋系統(tǒng)。8、9、10是安裝反射鏡和波導管的微調(diào)器。11、12、13則是微調(diào)器的調(diào)節(jié)螺釘。聚光腔、微調(diào)器都安裝在激光器的底座14上。并調(diào)節(jié)微調(diào)器的調(diào)節(jié)螺釘，使反射鏡的反射表面(或過振蕩激光反射點的切面)垂直工作媒質(zhì)的縱軸線，使波導管的縱軸線與工作媒質(zhì)的縱軸線重合。15是光泵的電源。箭頭16表示輸出的激光束。為了使激光器能正常運轉(zhuǎn)，燈和工作媒質(zhì)都有冷卻液套，(圖中未畫出)，在激光器工作時，工作媒質(zhì)、燈和聚光腔都有冷卻液循環(huán)冷卻。與傳統(tǒng)的中、小型固體激光器比較可見，固體波導激光器只是在光諧振腔中增加了一根與工作媒質(zhì)同軸的波導管7，波導管是一段空心的硬質(zhì)玻璃或石英毛細管。波導管的長度和內(nèi)徑在理論計算的基礎(chǔ)上由實驗決定。而內(nèi)壁被拋光。波導管7和反射鏡5、6構(gòu)成的光波導諧振腔也是氣體激光器中普遍采用的光諧振腔。與傳統(tǒng)的固體激光器一樣，固體波導激光器的輸出激光束可以是連續(xù)的，也可以是脈沖的。固體波導激光器的電源，對連續(xù)激光器來說，要求輸出電流的穩(wěn)定性較好。而對于脈沖激光器來說，則要求充電精度較高。這與傳統(tǒng)的中、小型單(基)橫模輸出的固體激光器并沒有什么差別。在固體波導激光器的光波導諧振腔中形成的激光振蕩，在波導管的約束下，高次橫模被損耗掉，部分低次橫模轉(zhuǎn)化為基橫模，最終在光波導諧振腔中形成穩(wěn)定的基橫模激光振蕩。使固體波導激光器輸出激光束為單(基)橫模結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的中、小型固體激光器的選模技術(shù)比較，固體波導激光器的技術(shù)不但簡單，而且效率比在普通光諧振腔中采用小孔選模技術(shù)高出一倍以上。要得到相同單(基)橫模輸出激光功率(或能量)的話，固體波導激光器的造價比較低。從而擴大了中、小型固體激光器的應用前景。實例CWNd3＋YAG波導激光器。激光器的工作物質(zhì)(YAG棒)的規(guī)格為4×105mm，用雙燈串聯(lián)泵浦。冷卻蒸餾水有制冷機同步降溫，水流量≥30升／分，水溫保持在18－20℃。激光器電源主回路由普通三相半控橋式整流電路和LC濾波網(wǎng)絡(luò)組成。恒流輸出由電流互感器對三相電源分別取樣來控制整流可控硅的導通角達到。同時還采取了穩(wěn)壓措施。電源輸出最大功率為12千瓦。輸出最大電流為40安培。輸出電流紋波≤0.5％。輸出電流不穩(wěn)定度≤2％。本激光器采用的波導諧振腔如圖3所示。反射鏡31和32構(gòu)成光學反饋系統(tǒng)，31的曲率半徑R＝1.5m，32的曲率半徑R＝∞。33是波導管，內(nèi)徑2d＝0.89mm，長34為120mm，波導管的一端緊貼輸出鏡32。腔長35為575mm，36是工作媒質(zhì)YAG棒。激光器安裝調(diào)試完畢以后，我們把波導諧振腔進行橫模變換的效率與傳統(tǒng)的小孔選模效率作了比較首先對CWNd3＋YAG波導激光器輸進不同的電功率，記下它輸出的相應的單模激光功率。然后把諧振中的波導管去掉，使激光器變成普通的CWNd3＋YAG激光器。然后用各種不同內(nèi)徑的小孔插進腔內(nèi)，并找到最佳位置進行選模。使用的小孔直徑從0.50－2.00mm。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在本激光器中，直徑為1.71mm的小孔最佳。但是，輸出的最大單模激光功率也只有3.5瓦，而且在輸入電功率≥3.00千瓦后，輸出激光束為多模結(jié)構(gòu)。比較的結(jié)果列在下表中</tables>從上表中明顯可見，波導腔的選模效率比普通腔中小孔選模效率高出一倍以上。此外，對CWNd3＋YAG波導激光器的其余主要技術(shù)參數(shù)測試結(jié)果如下激光輸出波長1.06微米。光束發(fā)散角≤2毫弧度。輸出激光功率不穩(wěn)定度≤5％。連續(xù)工作時間≥4小時。權(quán)利要求1.固體波導激光器，包括固體工作媒質(zhì)、激勵(泵浦)系統(tǒng)和光波導諧振腔，其特征在于光波導諧振腔由組成光學反饋系統(tǒng)的兩片反射鏡和波導管組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體波導激光器，其特征在于構(gòu)成光波導諧振腔的光學反饋系統(tǒng)的兩片反射鏡中的一片或兩片可以是球面或是平面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體波導激光器，其特征在于所述的波導管與工作媒質(zhì)同軸，且是一段空心的硬質(zhì)玻璃或石英毛細管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體波導激光器，其特征在于其輸出波可以是連續(xù)的也可以是脈沖的。專利摘要一種固體波導激光器，與傳統(tǒng)的中、小型固體激光器比較，其結(jié)構(gòu)特點是在中、小型固體激光器的光諧振腔中，增加了一段與工作媒質(zhì)同軸的波導管，波導管是一段空心的硬質(zhì)玻璃或石英毛細管。該固體波導激光器的輸出光束為單橫模結(jié)構(gòu)。文檔編號H01S3/081GK2101954SQ9120737公開日1992年4月15日申請日期1991年4月24日優(yōu)先權(quán)日1991年4月24日發(fā)明者張永良申請人:廣州師范學院