[發(fā)明專利]一種腔內(nèi)倍頻激光器的激光晶體結(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110206095.9
• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102299467A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王云征;王靜軒;張麗強(qiáng);卓壯
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: H01S3/07
• 分類號: H01S3/07
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 王立曉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光器，尤其涉及一種腔內(nèi)倍頻復(fù)合激光晶體的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

固體激光器一般采用激光晶體作為工作物質(zhì)，泵浦光注入激光晶體被激光晶體吸收后，一部分轉(zhuǎn)化為激光，另一部分轉(zhuǎn)化為熱，產(chǎn)生熱效應(yīng)。熱效應(yīng)會在激光晶體內(nèi)部產(chǎn)生溫度梯度和端面形變，形成熱透鏡效應(yīng)，影響激光器的穩(wěn)定性；激光晶體熱脹冷縮，產(chǎn)生應(yīng)力，容易損壞晶體；晶體表面溫升較大，導(dǎo)致表面介質(zhì)膜損壞。腔內(nèi)倍頻激光器一般采用激光晶體和倍頻晶體分離使用，直接影響激光器的小型化和穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種腔內(nèi)倍頻激光器的激光晶體結(jié)構(gòu)，解決現(xiàn)有激光器的熱效應(yīng)引起的各種問題，使腔內(nèi)倍頻激光器更加易于設(shè)計和調(diào)節(jié)。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種腔內(nèi)倍頻激光器的激光晶體結(jié)構(gòu)，包括多個層結(jié)構(gòu)，依次為入射端的光學(xué)介質(zhì)膜層、未摻雜晶體層、摻雜晶體層、未摻雜晶體層、倍頻晶體層和輸出端的光學(xué)介質(zhì)膜層。

第一部分的未摻雜晶體層厚度為0.1-6mm，第二部分的摻雜晶體層厚度為0.1-30mm，第三部分的未摻雜晶體層厚度為0.1-6mm，第四部分的倍頻晶體層厚度為0.1-6mm，前三部分的厚度與泵浦功率有關(guān)和摻雜濃度有關(guān)。

所述的摻雜晶體層和倍頻晶體層通過光膠粘合在一起。

所述的未摻雜晶體層和摻雜晶體層的基質(zhì)晶體可以是同種晶體也可以是不同種晶體，包括激光器設(shè)計中常用的晶體，也包括一些不常用的晶體，例如：YAG晶體、YVO₄晶體、GdVO₄晶體、YAP晶體、YLF晶體等晶體。

所述的摻雜晶體層的摻雜離子包括激光器設(shè)計中的常見的激活離子，也包括一些罕見的離子，例如：Nd³⁺，Er³⁺，Ho³⁺，Ce³⁺，Tm³⁺，Pr³⁺，Gd³⁺，Eu³⁺，Yb³⁺，Sm²⁺，Dy²⁺，Tm²⁺，Cr³⁺，Ni²⁺，Co²⁺，Ti³⁺，V²⁺等離子，且這些離子的摻雜濃度不限。

所述的倍頻晶體層包括頻率變化中常用的倍頻晶體，也包括一些具有倍頻效應(yīng)的罕見晶體，例如：KTP晶體、LBO晶體、BBO晶體、LiNbO₃晶體等晶體。

本發(fā)明摻雜晶體層作為激光工作物質(zhì)，吸收泵浦光，一部分轉(zhuǎn)化為基頻光，一部分轉(zhuǎn)化為熱。未摻雜晶體層能夠通過熱傳導(dǎo)方式對摻雜晶體層進(jìn)行輔助散熱。倍頻晶體層實現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生倍頻光輸出。復(fù)合晶體的入射端面鍍有對泵浦光高透、基頻光和倍頻光高反的光學(xué)介質(zhì)膜層，出射端面鍍有對基頻光和泵浦光高反、倍頻光高透的光學(xué)介質(zhì)膜層。

本發(fā)明中所述的光學(xué)介質(zhì)膜層根據(jù)不同的激光器設(shè)計有所不同，主要取決于泵浦光、基頻光和倍頻光的波長，可以使用不同膜系。

本發(fā)明的有益效果是：在摻雜晶體層的兩端都鍵合未摻雜晶體層，且光學(xué)介質(zhì)膜遠(yuǎn)離摻雜晶體，可以減小熱效應(yīng)及其對光學(xué)介質(zhì)膜的損壞；未摻雜晶體層有利于將摻雜晶體層與倍頻晶體層粘合在一起，從而方便激光器的設(shè)計與調(diào)整，大大減小激光器的體積。這種結(jié)構(gòu)相對于現(xiàn)有的分離器件，有利于小型化和大批量生產(chǎn)，激光輸出更加穩(wěn)定，其不穩(wěn)定性小于3％-5％。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實施例1沿泵浦中心處的熱效應(yīng)分析示意圖；

其中：1為入射端的光學(xué)介質(zhì)膜層，2為未摻雜晶體層，3為摻雜晶體層，4為未摻雜晶體層，5為倍頻晶體層，6為輸出端的光學(xué)介質(zhì)膜層。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

一種腔內(nèi)倍頻激光器的激光晶體結(jié)構(gòu)，包括多個晶體層，依次為入射端的光學(xué)介質(zhì)膜層、未摻雜晶體層、摻雜晶體層、未摻雜晶體層、倍頻晶體層和輸出端的光學(xué)介質(zhì)膜層。

所述的未摻雜晶體層4不僅能夠?qū)诫s晶體層3進(jìn)行輔助散熱，更重要的是可以利用光膠技術(shù)使摻雜晶體和倍頻晶體吸附在一起，且吸附表面的形變量最大值小于范得瓦爾斯力作用距離，保證激光工作過程中倍頻晶體層5不會因為晶體形變而脫落。