[發明專利]受激耦合諧振腔激光器

無效

• 申請號: 01102490.9
• 申請日: 2001-02-09
• 公開（公告）號: CN1317856A
• 公開（公告）日: 2001-10-17
• 發明（設計）人: 周壽桓;周翊
• 申請（專利權）人: 周壽桓;周翊
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種新型諧振腔的激光器。尤其是一種適用于無論是連續工作，還是脈沖工作(長脈沖、Q-開關工作)的高功率(能量)固體受激耦合諧振腔激光器。原則上，這種諧振腔也適合于其他類型的激光器，如氣體激光器、液體激光器、化學激光器、光纖激光器等的應用。

長期以來激光技術發展的一個主要方向是，要求在獲得高的輸出功率(能量)的同時獲得高的光束質量。對此，目前有兩種技術方案：

第一種方案是，通過選模(橫模、縱模)、注入種子等技術獲得高光束質量的激光輸出。

第二種方案是，采用本振-放大系統，即，系統的第一級(本振級)只追求光束質量，而激光器的效率、輸出功率(能量)的大小等都不作為重點，并在系統的第一級之后通過多級放大來獲得大的輸出功率(能量)。所需放大器的級數則由本振級的輸出大小以及最終要求輸出多大的功率(能量)而定。為了避免級間耦合造成放大器自激，就需要加大各級間的距離、采用隔離器、像中繼光學系統等。為了減小放大級造成的光束畸變，有時還需要采用相位共軛等技術。

上述兩種方案都存在一些重大的缺點。例如，

對于第一方案，采用選模(橫模、縱模)等技術可以獲得高的光束質量，但它們都以犧牲輸出激光的功率(能量)為代價。所以單模(橫模、縱模)激光器的效率、輸出功率(能量)都要比多模激光器的低。如果增大激光的輸出，則變為多模工作，光束質量將大大降低。

對于第二方案，采用本振-放大系統可以同時獲得高的輸出功率(能量)和高的光束質量，例如，Randall?J.St.Pierre，等人(《SPIE》，Vol.3264,1998)采用這種方案在工作重復頻率100Hz時，獲得每個脈沖能量9.4J，平均輸出功率940W,2倍衍射極限。但它存在兩個主要缺點：

(1)????由于級數增加，系統的體積增加，穩定性、可靠性降低。因此不能用于要求小型、牢固、能在惡劣環境下工作的軍用激光系統中。

(2)????因為連續工作激光器的增益低，其放大級的效率將很低。因此這種方案不能用于要求連續工作的激光系統中。

因此，本發明的目的在于提出一種與現有激光器不同的新型激光器，由于所述的激光器把超短腔、注入種子、再生放大、耦合腔等技術融為一體。因此，在獲得高輸出功率(能量)的同時，可以獲得高光束質量、高效率。所述的激光器不再需要另外增加放大級，因此結構小巧、牢固，可靠性和穩定性大大提高。由于具有自注入種子的功能，所以可用于連續工作的激光系統中。

本發明以固體激光器作為實施例，因為這種新型受激耦合諧振腔激光器特別適用于高功率(能量)固體激光器，無論是連續工作，還是脈沖工作(長脈沖、Q-開關工作)都適用。當然，其原理也適合于在其他類型的激光器，如氣體激光器、液體激光器、化學激光器、光纖激光器等中的應用。

圖1表示本發明的受激耦合腔激光器的結構示意圖；

圖2表示傳統的激光器的結構示意圖；

圖3表示傳統的本振一放大結構系統的結構示意圖；

圖4表示本發明第一實施例的受激耦合腔激光器結構示意圖；

圖5表示本發明第二實施例的受激耦合腔激光器結構示意圖；

圖6表示本發明第三實施例的受激耦合腔激光器結構示意圖；

圖7表示本發明第四實施例的受激耦合腔激光器結構示意圖；

圖8表示本發明第五實施例的受激耦合腔激光器結構示意圖；

圖9表示本發明第六實施例的受激耦合腔激光器結構示意圖；

下面將結合附圖和各個實施例對本發明的受激耦合腔激光器的結構以及工作過程進行詳細的說明。

下面的描述都是以Nd:YAG(摻釹離子的釔鋁石榴石)激光工作物質為例，但本發明不限于Nd:YAG，其他固體激光工作物質，例如Nd:YLF、Nd:YVO₄、Yb:YAG、N?d:YAP、玻璃等都完全適用。原理上，也適用于氣體、液體、半導體等工作物質。

首先，參見圖2，它是一種傳統的激光器的結構示意圖。這種激光器通常是由諧振腔的腔鏡1、4，工作物質3、泵浦系統5和腔內元件2組成。