[發明專利]一種可以輸出圓環狀激光分布的固體激光振蕩器

無效

• 申請號: 201210028829.3
• 申請日: 2012-02-09
• 公開（公告）號: CN102593707A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 鞏馬理;柳強;黃磊;陳海龍;閆興鵬
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16;H01S3/10;H01S3/105;H01S3/106
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本發明屬于激光器技術領域，涉及一種激光器，特別是關于一種可以輸出圓環狀激光分布的固體激光振蕩器。

背景技術

圓環狀激光為一種非基模的，空間分布呈現軸向對稱且中心光強弱、邊緣光強強的激光。圓環狀激光在焦點附近功率密度的分布基本均勻，可以采用較大尺度的飛行光學加工系統，配以五軸聯動的數控系統可進行較大范圍的三維激光切割和焊接等。

近年來固體激光器由于其結構緊湊、效率高、性能穩定等優點，尤其在激光切割、刻蝕和焊接以及微電子加工等工業領域具有非常重要的應用。然而，目前獲得圓環狀激光的方法主要是基于CO₂激光器。為了獲得軸向對稱分布的圓環狀激光，通常要在CO₂激光器的諧振腔內插入軸向對稱的光學元件，例如圓錐形的后腔鏡或者圓錐形的布儒斯特窗口。但是，這種方法會引入諸如效率下降和偏振選擇性惡化等問題。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種可以輸出圓環狀激光分布的固體激光振蕩器，該激光器具有輸出圓環狀激光，結構簡單，實用性強的優點。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種可以輸出圓環狀激光分布的固體激光振蕩器，包括：

泵浦源1；

耦合系統3，對泵浦源1發出的泵浦光6進行整形；

激光增益介質5，泵浦光6經耦合系統3整形后輸入到激光增益介質5，激光7也同時輸入到激光增益介質5；

腔鏡，至少包括一個后腔鏡8和一個輸出鏡9。

所述泵浦源1為光纖耦合半導體激光器或者準直輸出半導體激光器，泵浦方式為端面泵浦或者側面泵浦。

還包括雙色鏡4，所述泵浦光6經耦合系統3整形后，再經雙色鏡4透射然后輸入到激光增益介質5，激光7經雙色鏡4反射后輸入到激光增益介質5。

所述泵浦源1的發射譜與所述激光增益介質5的吸收譜匹配。

所述增益介質5由至少一塊摻雜激光晶體組成，所述激光晶體包含一個或多個摻雜區域。

所述增益介質5為Nd:YVO₄晶體。

所述泵浦光6和激光7在增益介質5的入射面為長方形。

該固體激光振蕩器的腔型為直腔、折疊腔或者環形腔，或者在激光晶體的表面直接鍍膜作為諧振腔的腔鏡。

在輸出鏡9之前的激光路線上設置有周期性損耗調制器件10，以獲得脈沖激光輸出。

通過調整所述耦合系統來控制泵浦光在所述激光增益介質中的束腰大小和束腰位置，使所述激光增益介質中所述泵浦光的束腰大于激光的基模束腰，以獲得一種呈圓環狀分布的激光輸出。

通過調整所述腔鏡，可以控制所述激光在所述激光增益介質中的基模束腰大小和基模束腰位置，使所述激光增益介質中所述激光的基模束腰小于所述泵浦光的束腰，以獲得一種呈圓環狀分布的激光輸出。

本發明提出的固體激光器，泵浦光和激光在增益介質中的空間分布可以通過耦合系統和腔鏡來分別控制，在滿足泵浦光束腰大于激光基模束腰的條件下，無需加入額外的光學元件，就可以獲得圓環狀分布的激光輸出。

附圖說明

圖1是本發明的一個實施例的結構示意圖。

圖2是針對實施例，表面泵浦光與激光在增益介質里面分布的示意圖。

圖3是本發明中間鍵合后摻雜區域結構示意圖。

圖4是圖3中B-B剖面的矩形橫截面示意圖。

圖5是圖3中B-B剖面的圓形橫截面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。

圖1為本發明提供的可以輸出圓環狀激光分布的固體激光振蕩器的一個實施例。泵浦源1輸出的泵浦光通過尾纖2傳導至耦合系統3，雙色鏡4對泵浦光6高透射，對激光7高反射，泵浦光6通過耦合系統3整形后經雙色鏡注入激光增益介質5內，激光振蕩器的諧振腔由后腔鏡8和輸出鏡9及雙色鏡4構成，腔內的脈沖調制器件10用來周期性改變腔內損耗，產生脈沖輸出。振蕩器的激光增益介質5為Nd:YVO4晶體，其受吸收系數大，激發受激射截面大，激光上能級壽命小，因此可以有較大的增益，易于高重復頻率運轉，同時其為雙折射晶體，可以得到偏振輸出。