[實(shí)用新型]大功率高脈沖能量的固體激光器裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720144016.5
• 申請(qǐng)日: 2007-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN201061079Y
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王援柱;張亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海瑞柯恩激光技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01S3/16
• 分類號(hào): H01S3/16
• 代理公司: 上海浦東良風(fēng)專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 張勁風(fēng)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種固體激光器裝置，尤其適用于產(chǎn)生大功率高脈沖能量的脈沖Ho:YAG、Er:YAG及Nd:YAG的大功率高脈沖能量的固體激光器裝置。

背景技術(shù)

激光是上世紀(jì)60年代最重大的科學(xué)技術(shù)成就之一。它以高亮度、高方向性、高單色性、高相干性等突出特點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于工農(nóng)業(yè)、精密測量與探測、通訊與信息處理、醫(yī)療與軍事等各個(gè)方面，并在科學(xué)技術(shù)的許多重大領(lǐng)域里引起了革命性的變化。激光與普通光源發(fā)光并無本質(zhì)上的差別，他們都是一種電磁波，都具有波粒二象性。激光獨(dú)有的四大特點(diǎn)，是由激光的發(fā)射機(jī)理和激光器的特殊結(jié)構(gòu)所決定的。

一般情況下，粒子存在的能級(jí)有三個(gè)，低能級(jí)(基態(tài))E₁、中能級(jí)(亞穩(wěn)態(tài))E₂和高能級(jí)(激發(fā)態(tài))E₃。基態(tài)是粒子能量最穩(wěn)定的狀態(tài)，處于低能級(jí)E₁的粒子遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過處于高能級(jí)E₃的粒子數(shù)目，低能級(jí)基態(tài)E₁的粒子獲得一定的外加能量(例如光照、電子碰撞、分解或化合以及加熱等)后，被激發(fā)到高能級(jí)激光態(tài)E₃上，形成了E₃對(duì)E₂的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，但由于高能級(jí)激發(fā)態(tài)E₃很不穩(wěn)定，壽命很短，粒子很快以無輻射躍遷到E₂，E₂能級(jí)壽命較長，躍遷機(jī)率較小，此時(shí)E₂就積聚了大量的粒子，當(dāng)外加能量足夠時(shí)，E₂上的粒子數(shù)就大為增加，E₂對(duì)E₁來說就出現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，E₂上的粒子增加到一定程度時(shí)，就會(huì)躍遷到E₁，同時(shí)產(chǎn)生出激光。

僅僅靠光一次通過激光晶體的光放大，其放大能量不足以彌補(bǔ)損耗，還必須有一個(gè)諧振腔。由全反射鏡、聚光腔體、輸出鏡組成的諧振腔能夠使沿光路方向傳播的光子來回多次反射，且不斷激發(fā)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的工作物質(zhì)，因而不斷地引起受激輻射，使沿光路運(yùn)動(dòng)的光子不斷地得到放大和“振蕩”，形成一種雪崩式的放大過程。當(dāng)光強(qiáng)增加到足以抵償腔內(nèi)各種損耗和部分透射時(shí)，就可在諧振腔內(nèi)形成持續(xù)振蕩，最終從輸出鏡中輸出一束極強(qiáng)的激光。

目前，固體激光器裝置有如下缺點(diǎn)：

1、激光晶體需要封棒帶來漏膠、漏水的缺點(diǎn)：由于現(xiàn)有的固體激光器裝置大都采用長方體聚光腔體結(jié)構(gòu)。如果采用不封棒結(jié)構(gòu)安裝，則需要將激光晶體長度增長許多，而增長的激光晶體部分不但不參與激光的產(chǎn)生，反而抑制了激光的輸出，因此必須采用封棒結(jié)構(gòu)，封棒時(shí)要將棒套用膠粘接到激光晶體的兩端約3mm處，這樣很容易將膠流到激光晶體端面；由于激光晶體需浸在10℃左右的冷卻水中才能正常工作，封膠的部位亦很容易發(fā)生漏水到激光晶體端面。無論是漏膠還是漏水，都會(huì)損壞激光晶體端面上的鍍膜層，進(jìn)而有激光輸出時(shí)會(huì)打壞激光晶體。

2、聚光腔采用玻璃管鍍銀或銅體鍍金(或銀)帶來的鏡面反射缺點(diǎn)：由于現(xiàn)有的聚光管一般都采用玻璃管鍍銀或銅體鍍金(或銀)，腔體產(chǎn)生的反射為鏡面反射，泵浦不均勻，激光模式差，聚光效率低，特別是玻璃管鍍銀使用一段時(shí)間后容易脫落，而銅體鍍金(或銀)使用一段時(shí)間后容易發(fā)“霧”，使用壽命較短。

3.激光晶體及聚光腔體外表面有凝結(jié)水汽的缺點(diǎn)：固體激光晶體大多必須在10℃左右才能正常工作，由于腔內(nèi)通過的冷卻水與工作環(huán)境存在著溫差，空氣中的水分將會(huì)在激光晶體兩端面及腔體表面形成水汽，特別是空氣濕度很大的環(huán)境中，激光晶體兩端面及腔體表面會(huì)結(jié)成大量的水珠向下淌，這樣會(huì)造成激光輸出很小甚至沒有激光輸出，還會(huì)損壞激光晶體兩端面上的鍍膜層甚至打壞激光晶體。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的主要目的是克服上述現(xiàn)有固體激光器裝置的弊端，提供一種能夠產(chǎn)生大功率高脈沖能量的固體激光器裝置。

主要解決現(xiàn)有固體激光裝置的聚光腔及激光晶體的使用壽命低的技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的能夠產(chǎn)生大功率高脈沖能量的固體激光器裝置，包括聚光腔體及與聚光腔體中激光晶體在一條光路上的全反射鏡、輸出鏡和窗口鏡。聚光腔體由后端頭、腔主體、前端頭連接組成，外形呈“凸”字形狀，激光晶體不用封棒后安裝，腔主體內(nèi)裝有緊包裹陶瓷管，激光晶體和泵浦燈上下平行置于陶瓷管中，裝置的下面置有進(jìn)水口、出水口，由泵浦燈兩端引出兩根高壓導(dǎo)線，裝置后側(cè)面和前側(cè)面分別裝有進(jìn)氣閥和出氣閥。整個(gè)裝置進(jìn)行全密封并充有保護(hù)性氣體。

因此，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：