[發明專利]全固態T型雙腔組合腔內倍頻單向重疊輸出準連續綠光激光器

無效

• 申請號: 200810017595.6
• 申請日: 2008-03-04
• 公開（公告）號: CN101267084A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 任兆玉;白晉濤;賈森
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: H01S3/082
• 分類號: H01S3/082;H01S3/08;H01S3/109;H01S3/117;H01S3/16;H01S3/0941;H01S3/042
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司
• 代理人: 劉華

技術領域

本發明屬于激光技術領域，特別是一種200W級全固態T型雙腔組合腔內倍頻單向重疊輸出準連續綠光激光器。

背景技術

自上世紀60年代第一臺紅寶石激光器問世以來，各類激光器及激光技術發展極為迅速，特別是高功率全固態固體激光器的發展尤為令人矚目，以其輸出能量大、峰值功率高、比CO₂氣體激光器波長短、運轉可靠、使用壽命長等優點而在激光材料加工、光存儲、激光全色顯示、激光醫學、科研、通訊、國防、娛樂等領域得到廣泛的應用。目前，多棒串接技術是提高全固態激光器輸出功率的主要方法，但該類激光器存在幾方面重要的缺陷，嚴重影響了激光輸出功率的提高。一方面，多棒進行串接，使諧振腔的腔長明顯增大，易使腔失諧，同時基頻光要在多個棒中間來回振蕩，增大了損耗，且腔內光子數密度過高，極易導致激光棒的損傷；另一方面，采用多棒串接技術，熱致雙折射效應和熱透鏡效應均非常嚴重，限制了泵浦源電流的提高，同時也易使整個腔型變得不匹配，限制了其光-光轉換效率嚴重影響了輸出功率的進一步提高，不利于其產業化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有結構簡單、體積小、效率高、壽命長、光束質量好、運轉成本低、調節方便、雙光束單向重疊輸出的全固態T型雙腔組合腔內倍頻單向重疊輸出準連續綠光激光器。

為克服現有技術中存在的光-光轉換效率低、熱透鏡效應明顯、激光輸出功率不穩定、光束質量差等缺點與不足，本發明的技術方案是這樣解決的：包括分別由第一平-凹全反射端鏡和第一平面綠光輸出鏡組成的第一平-凹腔、以及由第二平-凹全反射端鏡和第二平面綠光輸出鏡組成的第二平-凹腔，本發明的特殊之處在于所述第一平-凹腔的光路和第二平-凹腔的光路垂直組成T型雙腔組合腔，上述第一平-凹全反射端鏡的水平光路上依次分別設置有第一聲光調Q晶體、第一激光晶體、45°諧波反射鏡，第一倍頻晶體、第一平面綠光輸出鏡；所述第二平-凹子腔由第二平凹全反射端鏡引出的光路上依次分別放置第二聲光調Q晶體、第二激光晶體、二次諧波反射鏡、第二倍頻晶體、第二平面綠光輸出鏡，水平方向第一激光晶體與垂直方向第二平面綠光輸出鏡輸出的光疊加匯聚于45°諧波反射鏡上，通過45°諧波反射鏡依次輸入給第一倍頻晶體、第一平面綠光輸出鏡，所述第一激光晶體和第二激光晶體均為尺寸與摻雜相同的Nd:YAG晶體，各通光面均鍍有基頻光增透膜并采用循環水冷卻，在Nd:YAG側面等間距放置的由多個半導體激光二極管陣列構成大功率第一半導體泵浦組件和第二半導體泵浦組件，第一激光晶體與第一半導體泵浦組件及第二激光晶體與第二半導體泵浦組件分別構成兩個1064nm激光模塊，并由各自驅動源控制。

整個系統呈T型放置，水平方向直線子腔的平面綠光輸出鏡為整個系統的綠光輸出鏡。這種腔的特點在于兩個子腔彼此獨立，每個子腔的LD側面泵浦Nd:YAG晶體棒所輻射的1064nm基頻光獨立震蕩，互不干擾，與傳統的雙棒串接腔相比避免了兩個Nd:YAG晶體棒共同放置于一個腔內而導致的強烈熱透鏡效應。因此在諧振腔設計過程中，根據泵浦功率及激光晶體熱焦距的變化范圍，利用高斯光束變換的ABCD定律和高斯光束在腔內的自再現條件，通過數值分析和計算，合理地選擇、優化諧振腔參數，只要使每個子腔都能在寬泵浦功率范圍內都能連續穩定運轉，則整個T型雙腔組合腔內倍頻單向重疊輸出準連續綠光激光器系統在較寬泵浦功率范圍內均能獲得連續穩定運轉。

所述水平方向的直線型子腔的入射平凹全反射端鏡的光路上依次設置有聲光調Q晶體、激光晶體及其LD側面泵浦源、45°諧波反射鏡、倍頻晶體和平面綠光輸出鏡。激光晶體吸收泵浦源提供的能量后，產生受激熒光輻射，輻射的熒光在激光器諧振腔內振蕩放大后形成穩定的基頻光，基頻光由平凹反射端鏡經聲光調Q晶體、激光晶體、45°諧波反射鏡、由倍頻晶體倍頻產生倍頻光，剩余基頻光經平面綠光輸出鏡全反射后再次通過倍頻晶體又一次產生倍頻光，倍頻光由45°諧波反射鏡反射到達垂直子腔，經垂直腔的輸出鏡，倍頻晶體到達二次諧波鏡并被其全反射回水平子腔，兩次產生的倍頻綠光由水平子腔的平面綠光輸出鏡引出腔外，剩余基頻光沿原路返回水平子腔形成振蕩。