高功率端面泵浦四晶體u型腔激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種激光器，尤其涉及一種高功率端面栗浦四晶體U型腔激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]用于制造業(yè)的激光加工系統(tǒng)，要求激光器有高功率激光輸出、高光束質(zhì)量、高長期穩(wěn)定性，這些要求很難同時滿足，常常只能在一定范圍內(nèi)選擇滿足。比如常用的二極管栗浦固體激光器，通常激光二極管對激光晶體的栗浦方式主要有兩種:端面栗浦結(jié)構(gòu)和側(cè)面栗浦。
[0003]LD側(cè)面栗浦結(jié)構(gòu)中，LD輻射的激光通常垂直于激光的諧振腔軸，直接照射或者通過導光元件傳輸后照射到激光晶體的側(cè)面，在激光晶體內(nèi)產(chǎn)生大面積的增益區(qū)域，為高功率的激光產(chǎn)生提供了基礎，但缺點是輸出激光的光束質(zhì)量差和能量提取效率低。
[0004]LD端面栗浦結(jié)構(gòu)中，LD輻射光束從激光晶體端面入射，大大降低了栗浦光的耦合損耗，同時，由于該栗浦結(jié)構(gòu)在晶體端面產(chǎn)生的增益區(qū)域有限，使得激光晶體可以在較小的栗浦區(qū)域內(nèi)具有很高的光增益，這為激光器的高效率能量提取和高光束質(zhì)量輸出提供了良好條件，但是相對較小的增益區(qū)域，其輸出功率受到限制。
[0005]在眾多激光二極管端面栗浦固體激光器中，大多數(shù)是采用單端栗浦方式，雙端面栗浦方式和雙端面栗浦雙晶體的方法，由于受栗浦功率不能太高，晶體導熱性能、熱效應等影響，激光輸出功率不高，還可能存在激光光束質(zhì)量和激光器穩(wěn)定性等問題。
[0006]同時，傳統(tǒng)激光器的折疊腔多采用平面鏡作為光路轉(zhuǎn)向，故存在安裝調(diào)試困難，易產(chǎn)生不穩(wěn)定的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型的目的是提供一種高功率端面栗浦四晶體U型腔激光器，可在產(chǎn)生高功率激光的同時，滿足高光束質(zhì)量的要求，而且保證了激光器的穩(wěn)定性和安裝調(diào)試的方便性。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種高功率端面栗浦四晶體U型腔激光器，包括諧振腔、設于諧振腔內(nèi)的Q開關(guān)、以及由栗浦單元、耦合系統(tǒng)和激光晶體構(gòu)成的端面栗浦裝置，諧振腔包括全反鏡和輸出鏡，所述端面栗浦裝置有四個，每兩個端面栗浦裝置構(gòu)成一個端面栗浦組，兩個端面栗浦組對稱設置，各端面栗浦組的兩個端面栗浦裝置的光軸垂直相交，各端面栗浦組的兩個端面栗浦裝置的光軸的垂直相交位置設有可使入射激光光束旋轉(zhuǎn)90°后出射的一五角棱鏡，五角棱鏡位于各端面栗浦裝置的激光晶體和耦合系統(tǒng)之間，諧振腔還包括兩個端面栗浦組的五角棱鏡，諧振腔是由全反鏡、兩個五角棱鏡和輸出鏡構(gòu)成的“U”型折疊腔。
[0009]作為本實用新型的進一步改進，所述全反鏡為平面鏡，平面鏡的下表面鍍有808nm、1064nm高反的介質(zhì)膜。
[0010]作為本實用新型的進一步改進，所述輸出鏡為平面鏡，其腔內(nèi)鍍有808nm高反的介質(zhì)膜和透過率為20%的1064nm增透膜，其腔外鍍有1064nm高反的介質(zhì)膜。
[0011]作為本實用新型的進一步改進，所述五角棱鏡具有兩個供激光入射的內(nèi)表面和兩個反射激光的外表面，兩個內(nèi)表面相鄰且朝向諧振腔，兩個外表面分別與一個內(nèi)表面相接，五角棱鏡具的外表面鍍有808nm增透膜和1064nm高反的介質(zhì)膜，五角棱鏡的內(nèi)表面鍍有808nm和1064nm增透膜。
[0012]作為本實用新型的更進一步改進，所述五角棱鏡的兩內(nèi)表面的夾角為90°，五角棱鏡的內(nèi)表面和外表面夾角為67.5°。
[0013]作為本實用新型的進一步改進，所述栗浦單元的輸出功率為30W，中心波長808nm。
[0014]作為本實用新型的進一步改進，所述激光晶體采用水冷冷卻的Nd:YV04晶體，摻雜濃度為0.25%，規(guī)格為4X4X 12mm，其兩面鍍有1064nm增透膜。
[0015]作為本實用新型的進一步改進，所述Q開關(guān)為采用熔融石英的聲光Q開關(guān)，其超聲頻率為40.68MHz，其雙面鍍有1064nm增透膜。
[0016]作為本實用新型的進一步改進，所述耦合系統(tǒng)為由兩片式透鏡組成的耦合鏡，兩片透鏡均鍍有808nm的增透膜，其放大比例為1:2。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的高功率端面栗浦四晶體U型腔激光器的有益效果如下:
[0018](I)高功率端面栗浦四晶體U型腔激光器采用U型折疊腔結(jié)構(gòu)，使得激光器相對傳統(tǒng)直腔在腔長方向大大縮短了長度，保證了激光器體積更小、結(jié)構(gòu)更緊湊，便于集成到各種激光加工系統(tǒng)中，并且保證了四個栗浦能夠入射到激光器晶體上的結(jié)構(gòu)布局。
[0019](2)高功率端面栗浦四晶體U型腔激光器利用四個串聯(lián)晶體棒分別栗浦的方式，通過增加激光晶體數(shù)量的方法，減少了激光晶體單位面積上所承受的栗浦功率，分散發(fā)熱源，提高了激光輸出功率。
[0020](3)高功率端面栗浦四晶體U型腔激光器采用五角棱鏡作為90度轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)，即便五角棱鏡發(fā)生位置偏移時，只要兩五角棱鏡仍處在光路上，就能保證光路穩(wěn)定不出現(xiàn)變化，從而保證了激光器的穩(wěn)定性和安裝調(diào)試的方便性，特別是在激光器出現(xiàn)故障時，容易排查原因，方便激光器的維護。
[0021](4)高功率端面栗浦四晶體U型腔激光器由于激光在五角棱鏡內(nèi)表面的兩次反射，形成一個折返的光路而不是直線傳輸，在相同光程的情況下縮短了光路，進一步減小了激光器體積，提高設備的緊湊性。
[0022]通過以下的描述并結(jié)合附圖，本實用新型將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本實用新型的實施例。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型高功率端面栗浦四晶體U型腔激光器的示意圖。
[0024]圖2為五角棱鏡的示意圖。
【具體實施方式】
[0025]現(xiàn)在參考附圖描述本實用新型的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。
[0026]請參考圖1-2，所述的高功率端面栗浦四晶體U型腔激光器包括諧振腔、設于諧振腔內(nèi)的Q開關(guān)1、以及由栗浦單元2、耦合系統(tǒng)3和激光晶體4構(gòu)成的端面栗浦裝置。
[0027]所述端面栗浦裝置有四個，每兩個端面栗浦裝置構(gòu)成一個端面栗浦組，兩個端面栗浦組對稱設置，各端面栗浦組的兩個端面栗浦裝置的光軸垂直相交，各端面栗浦組的兩個端面栗浦裝置的光軸的垂直相交位置設有一五角棱鏡5，五角棱鏡5位于各端面栗浦裝置的激光晶體4和耦合系統(tǒng)3之間，兩個五角棱鏡5傾斜且對稱設置。
[0028]所述諧振腔包括兩個端面栗浦的五角棱鏡5、全反鏡6和輸出鏡7，諧振腔是由全反鏡6、兩個五角棱鏡5和輸出鏡7構(gòu)成的“U”型折疊腔。
[0029]其中，所述Q開關(guān)I為采用熔融石英的聲光