[發明專利]一種雙波片雙折射補償諧振腔

無效

• 申請號: 201210049977.3
• 申請日: 2012-03-01
• 公開（公告）號: CN102593696A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 陳薪羽;金光勇;于永吉;王超;吳春婷;劉航
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H01S3/07
• 分類號: H01S3/07;H01S3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種雙波片雙折射補償諧振腔，用于固體激光器，實現高功率、高光束質量激光輸出，屬于固體激光器領域。

背景技術

雙棒串接腔技術是獲得高功率、高光束質量激光輸出的重要手段。運用雙棒串接腔技術的激光器相較于傳統單棒激光器能成倍增加激光輸出，而不顯著降低輸出激光的光束質量。多棒串接腔技術產生的高功率、高光束質量激光廣泛地應用在材料加工(焊接、切割)、非線性光學(二次諧波產生SHG、光學參量震蕩OPO)等諸多領域。雙棒串接腔技術有較強的實際應用價值。但熱致雙折射效應影響了雙棒串接腔的輸出功率和光束質量。

激光器運轉過程中，激光棒內部產生熱量，表面通水冷卻，致使激光棒內部存在溫度梯度場，進而造成激光棒兩正交偏振態折射率的改變，即產生熱致雙折射效應。激光棒徑向和切向折射率產生差值。光線通過激光棒會使得徑向偏振光與切向偏振光之間產生位相差，激光的偏振態發生了改變，最終導致了光束質量降低、輸出功率減弱。為獲得高功率、高光束質量激光輸出需要降低熱致雙折射效應對激光器的影響，即對雙折射效應進行補償。雙折射補償目標是使得激光棒橫截面上任意點的徑向和切向偏振光都獲得相等的相位延遲。這可以通過交換徑向和切向偏振分量來實現。雙棒間插入90°旋轉器可以補償激光棒的雙折射效應。含90°旋轉器補償結構中，由第一個棒產生的相位延遲在光束通過第二個棒后得以抵消，使得兩偏振光獲得相同的相位延遲。此種補償方式要求兩個激光棒具有相同的熱效應，且激光在兩個激光棒內的傳播路徑完全相同。實際應用過程中，激光棒的熱效應存在差異，需找兩個熱效應一致的激光棒存在一定的難度。激光棒受熱后會產生熱透鏡效應和雙聚焦效應，激光的傳播路徑因此會發生改變，則兩激光棒內的傳播路徑也不相同。此種雙折射補償方法實際補償效果不佳。因此需要找到高效的熱致雙折射補償方法以滿足特定行業對高功率、高光束質量激光的需要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種補償雙折射效應的雙棒串接諧振腔。此種雙波片雙折射補償諧振腔由一個凹面輸出鏡、一個凹面全反鏡、兩塊四分之一波片及兩個激光棒組成。其中，兩個激光棒的材質和摻雜濃度相同，且放置于相同型號的半導體側面泵浦模塊內。雙棒串接腔器件擺放順序為輸出鏡、激光棒、激光棒、全反鏡。四分之一波片放置于諧振腔腔鏡與激光棒之間，用于補償臨近激光棒產生的雙折射效應。輸出鏡曲面朝向激光棒擺放，且中心到臨近激光棒左主面的距離等于輸出鏡的曲率半徑。全反鏡曲面朝向激光棒擺放，且曲面中心到臨近激光棒右主面的距離等于全反鏡的曲率半徑。激光器運轉過程中時，兩個泵浦模塊配套電源需要同步開啟、關閉，注入電流的電壓值、電流值也須一致。

本發明的特點是腔內放置了兩個激光棒，輸出功率成倍增加；雙波片結構是為了分別補償兩個半導體側面泵浦模塊產生的雙折射效應，降低了激光棒選取的難度，利于模塊的選取，提高了輸出激光的光束質量和功率。

附圖說明

圖1是本發明諧振腔的示意圖；

圖2是本發明左端補償結構示意圖；

圖3是本發明右端補償結構示意圖。

圖中：1、輸出鏡；2、四分之一波片；3、激光棒；4、激光棒；5、四分之一波片；6、全反鏡。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例詳細描述本發明。

如圖1，本發明雙波片雙折射補償諧振腔包含兩個激光棒3、4，兩塊四分之一波片2、5，一個凹面輸出鏡1，一個凹面全反鏡6。激光棒3、4為直徑3mm、長度65mm的Nd:YA6晶體棒，其外部半導體泵浦模塊最大泵浦功率為180W。輸出鏡1是一個圓片狀凹面鏡，曲率半徑為20cm，凹面鍍1064nm增透膜，透過率為20％，平面不鍍膜。全反鏡6也是一個圓片狀凹面鏡，曲率半徑同為20cm，凹面鍍1064nm全反膜，透過率大于99.9％，平面不鍍膜。四分之一波片2、5是直徑1cm的圓形薄片。激光棒3、4相鄰放置，調整相對高度和俯仰角度，使得激光棒3和4中軸線重合。

如圖2，輸出鏡1放置在激光棒3的左側，鍍增透膜一面朝向激光棒3。為使得四分之一波片2能充分補償激光棒3產生的熱致雙折射效應，激光棒3的主面經輸出鏡1反射后應1∶1成像于激光棒3的主面上。由幾何光學傳播規律可知，輸出鏡1曲面中心到激光棒3左主面的距離d₁由公式(1)決定：

d₁＝ρ₁????????????????????????(1)