[發明專利]一種側面泵浦圓棒狀自倍頻晶體激光器

無效

• 申請號: 201210008564.0
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102593706A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 宗楠;申玉;許祖彥;彭欽軍;王繼揚;張懷金;于浩海;王正平
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所;山東大學
• 主分類號: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16;H01S3/109;H01S3/0941;H01S3/042
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

技術領域

本發明涉及一種激光器，特別涉及一種基于自倍頻晶體的全固態激光器。

背景技術

自變頻晶體是一種獲得可見激光輸出的理想方式。將激活離子摻雜入一塊具有非線性光學特性的晶體，使其既是激光晶體，又具有非線性的功能。當晶體的切割方向沿相位匹配的方向切割時，就可以在晶體內部對離子產生的基頻激光直接進行自倍頻、自和頻、自差頻、或者自參量振蕩，從而獲得不同波長的自變頻激光輸出。從原理上講，自變頻激光器結構簡單緊湊，穩定性強，制作成本低。近年來人們一直在探索高效的、適合實用化的自變頻晶體，其中主要研究對象是自倍頻晶體。

但目前的自倍頻激光器多采用端面泵浦方式，例如專利“一種適于激光顯示用的自倍頻綠光固體激光器”(201010272964.3)，“一種低功率的綠光激光筆”(201010130463.1)和“一種單頻可見光激光器”(201010159919.7)。這種方式屬縱向泵浦，即激光方向沿著泵光吸收方向。為了實現高效的自倍頻輸出，在設計晶體長度一個參數時，就要同時考慮泵浦光的充分吸收、泵浦光和激光的交疊率，以及倍頻轉換效率。設計較為復雜。另外，泵光入從晶體的一個端面入射，端面熱效應最嚴重，高功率時容易斷裂，制約了最大泵浦功率，目前，泵浦功率多限制在十瓦量級。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，從而提供一種側面泵浦棒狀自倍頻晶體的激光器。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明提供的側面泵浦圓棒狀自倍頻晶體激光器，其包括：圓棒狀自倍頻晶體、泵浦源、激光諧振腔及冷卻散熱裝置；所述散熱裝置包括泵浦源散熱裝置和晶體散熱裝置；

所述泵浦源為位于所述圓棒狀自倍頻晶體側面的半導體二極管泵浦源，所述泵浦源被固定在泵浦源散熱裝置上；所述泵浦源發出的泵浦光從圓棒狀自倍頻晶體側面進入并被吸收；

激光諧振腔由分別位于所述圓棒狀自倍頻晶體兩個端面外側的激光腔鏡A和激光腔鏡B組成，或由直接鍍在所述圓棒狀自倍頻晶體兩個端面上的激光腔鏡膜組成；

所述晶體散熱裝置設有冷卻液體入口和冷卻液體出口，冷卻液由冷卻液體入口進入，流過圓棒狀自倍頻晶體側面，通過熱交換帶走圓棒狀自倍頻晶體內產生的熱量，再從冷卻液體出口流出；所述晶體散熱裝置在圓棒狀自倍頻晶體側面與泵浦源之間部分為透光結構，以密封冷卻液并使泵浦源發出的泵浦光透過。

所述圓棒狀自倍頻晶體為摻釹四硼酸釔鋁自倍頻晶體(簡稱Nd:YAB)、摻鐿四硼酸釔鋁自倍頻晶體(簡稱Yb:YAB)、摻釹三硼酸鈣氧釓自倍頻晶體(簡稱Nd:GdCOB)、摻釹三硼酸鈣氧釔自倍頻晶體(簡稱Nd:YCOB)、摻鐿三硼酸鈣氧釓自倍頻晶體(簡稱Yb:6dCOB)、摻鐿三硼酸鈣氧釔自倍頻晶體(簡稱Yb:YCOB)或摻鉺三硼酸鈣氧釔自倍頻晶體。

所述棒狀自倍頻晶體的直徑為2～10mm，長度為10～80mm，切割角度為該自倍頻晶體的相位匹配方向。

所述圓棒狀自倍頻晶體為整塊相同摻雜濃度的晶體，或為在所述圓棒狀自倍頻晶體兩個端面鍵合純基質材料的晶體，所述純基質材料為本行業人士所熟知。

所述的泵浦源為m×n個，m為泵浦源圍數，所述泵浦源圍數是指環繞圓棒狀自倍頻晶體一圈均勻放置m個泵浦源；n是泵浦源列數，所述泵浦源列數是指所述圓棒狀自倍頻晶體一側放置n個泵浦源；m、n具體取值，熟悉本領域的技術人員可自行設定，例如m為1、3、5、7或者9，n為1至9的整數。

所述激光諧振腔鏡A和激光諧振腔鏡B為平凹鏡、平平鏡或平凸鏡；

所述激光諧振腔鏡A上的激光腔鏡膜與鍍于所述圓棒狀自倍頻晶體一端面上的激光腔鏡膜均為對于基頻激光和倍頻激光的R＞99％雙高反膜；所述激光諧振腔鏡B上的激光腔鏡膜與鍍于所述圓棒狀自倍頻晶體另一端面上的激光腔鏡膜為對于基頻激光R＞99％高反膜和對于倍頻激光T＞90％高透膜。

本發明的側面泵浦圓棒狀自倍頻晶體激光器，還可包括放置于所述圓棒狀自倍頻晶體側面非泵浦光入射部位的聚光腔，以將散射或未吸收而透過的泵浦光收集并匯聚到所述圓棒狀自倍頻晶體內再次吸收。

本發明的側面泵浦圓棒狀自倍頻晶體激光器與現有技術相比具有如下優點：1、減小了設計復雜性。設計晶體尺寸時，只需要根據倍頻效率設計最晶體長度，而同過設計晶體棒直徑來實現泵光的充分吸收。

2、提高了最大泵浦功率。與端面泵浦相比，本發明進行從晶體棒側面進行m圍、n列泵浦，增多了泵浦光入射部位，可以提高最大泵浦功率。