[實(shí)用新型]直線腔大功率全固態(tài)激光器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020682027.0
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN201918632U
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市環(huán)宇激光工程有限公司
• 主分類號(hào): H01S3/08
• 分類號(hào): H01S3/08;H01S3/06;H01S3/16
• 代理公司: 東莞市華南專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44215
• 代理人: 梁永宏

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種直線腔大功率全固態(tài)激光器。

背景技術(shù)

激光二極管（LD）泵浦技術(shù)的興起，使最早出現(xiàn)并已有近四十年發(fā)展史的固體激光器重新煥發(fā)出勃勃生機(jī)。

高效、大功率的全固態(tài)激光器（DPL）是激光領(lǐng)域最重要的前沿課題之一，它兼?zhèn)淞税雽?dǎo)體激光器和燈泵固體激光器的雙重優(yōu)點(diǎn)，具有體積小、效率高、穩(wěn)定性好和壽命長等性能，成為近年來激光學(xué)科的重點(diǎn)發(fā)展方向之一，在科研、醫(yī)療、通訊和大屏幕彩色顯示、工業(yè)加工、軍事等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景并且有很大的市場潛力。

高功率全固態(tài)激光在物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)等國民經(jīng)濟(jì)、前沿科學(xué)研究方面具有重要應(yīng)用；在激光雷達(dá)、光電對抗等國家安全領(lǐng)域更有重大的應(yīng)用潛力。為突破全固態(tài)激光器高功率化的發(fā)展瓶頸，解決全固態(tài)高功率激光的核心科學(xué)問題—“三高”（即高功率、高光束質(zhì)量和高轉(zhuǎn)換效率），迫切需要結(jié)合高平均功率、高峰功率等激光實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，開展激光材料、原理方案、關(guān)鍵技術(shù)等方面的基礎(chǔ)研究，進(jìn)一步發(fā)展光束時(shí)間、空間、頻譜的控制技術(shù)。

國家“激光高技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”重大專項(xiàng)計(jì)劃，鼓勵(lì)國內(nèi)在高功率激光設(shè)計(jì)理論、單元技術(shù)和系統(tǒng)研制方面具有優(yōu)勢的研究機(jī)構(gòu)，開展高功率固體激光技術(shù)與應(yīng)用的創(chuàng)新研究。

目前，大功率全固態(tài)激光器激光晶體主要有KTP晶體和LBO晶體，由于使用KTP晶體較難調(diào)試激光，市場上大功率全固態(tài)激光器主要使用LBO晶體。由LBO晶體的屬性決定了激光腔體只能為折疊腔結(jié)構(gòu)。由于折疊腔的腔體結(jié)構(gòu)較長，激光透過的光學(xué)鏡片較多，損失的功率較大，光轉(zhuǎn)換效率低。

清華大學(xué)電子工程系梁喆等發(fā)表了文章《聲光調(diào)Q全固態(tài)綠光激光器中的雙控驅(qū)動(dòng)電路》，研制出新型聲光驅(qū)動(dòng)器，能夠同步控制聲光Q開關(guān)和LD抽運(yùn)源的工作時(shí)間，并具有10W以上的輸出功率及15ns（1個(gè)聲光驅(qū)動(dòng)射頻周期）內(nèi)的調(diào)Q開關(guān)時(shí)間。應(yīng)用該驅(qū)動(dòng)器的全固態(tài)調(diào)Q綠光激光器的能耗減少50％以上，溫升減少10℃以上，熱穩(wěn)定時(shí)間減少到22％，用1W的LD抽運(yùn)，得到了脈寬14.5ns、峰值功率1kW的無寄生脈沖綠激光輸出。

西北大學(xué)物理學(xué)系解慧明等發(fā)表了文章《雙端抽運(yùn)雙Nd：YVO4連續(xù)綠光激光器》，為了提高半導(dǎo)體激光器抽運(yùn)的全固態(tài)激光器的輸出功率與光-光轉(zhuǎn)換效率，設(shè)計(jì)并使用了雙端抽運(yùn)雙Nd：YVO4綠光激光器。通過激光晶體溫度場特性的研究以及依據(jù)光束的傳輸矩陣，分析了雙激光晶體熱透鏡效應(yīng)對于諧振腔穩(wěn)定性的影響，設(shè)計(jì)了雙端抽運(yùn)雙激光晶體折疊腔。在雙端抽運(yùn)雙Nd：YVO4綠光激光器系統(tǒng)中，LBO晶體采用了Ⅰ類非臨界相位匹配腔內(nèi)倍頻方式，當(dāng)抽運(yùn)光功率為26．56W時(shí)，獲得了5．5W的穩(wěn)定連續(xù)綠光輸出，其光-光轉(zhuǎn)換效率為20．7％。結(jié)果同時(shí)表明，在諧振腔內(nèi)插入雙激光增益介質(zhì)，不僅可以提高激光器的光-光轉(zhuǎn)換效率，而且兩個(gè)激光晶體熱透鏡效應(yīng)相互作用的結(jié)果可以增強(qiáng)諧振腔的穩(wěn)定性。

然而，KTP晶體的熱效應(yīng)以及聲光Q?開關(guān)關(guān)不住門從而大大限制了高功率綠光的輸出，特別是在腔內(nèi)倍頻的諧振腔內(nèi)，功率密度特別高，雖然這可以提高倍頻效率，但是過高的功率密度導(dǎo)致倍頻晶體更顯著的熱效應(yīng),致使倍頻晶體相位失配，大大降低了倍頻效率；另一方面，聲光Q?開關(guān)關(guān)不斷導(dǎo)致光外泄，降低效率。因此，現(xiàn)有的激光器的輸出功率做到30W以內(nèi)，難以滿足生產(chǎn)加工使用的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種光束質(zhì)量好、輸出功率大、效率高、壽命長的直線腔大功率全固態(tài)激光器。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種直線腔大功率全固態(tài)激光器，包括輸出鏡、KTP晶體、諧波鏡、側(cè)泵模塊、Q開關(guān)及后腔鏡，所述輸出鏡、KTP晶體、諧波鏡、側(cè)泵模塊、Q開關(guān)及后腔鏡呈直線從左到右依次布置；所述側(cè)泵模塊包括側(cè)面泵浦和激光晶體，該側(cè)面泵浦為固態(tài)半導(dǎo)體二極管激光器；所述諧波鏡的膜層設(shè)置于所述側(cè)泵模塊的激光晶體的左端面，輸出鏡的膜層設(shè)置于KTP晶體的左端面。

其中，所述側(cè)泵模塊的激光晶體的右側(cè)面與Q開關(guān)的左側(cè)面之間的距離為15mm～25?mm。

其中，所述KTP晶體的中段與所述側(cè)泵模塊的激光晶體的中段之間的距離為110mm～130?mm?。

其中，所述后腔鏡的中段與所述側(cè)泵模塊的激光晶體的中段之間的距離為110mm～130?mm?。