[實用新型]基于鍵合晶體的被動調(diào)Q激光器

有效

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• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN202695968U
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設計）人: 朱思祁;陳振強;王蘇娥;江煒;陳在俊;張俊;王春浩
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: H01S3/11
• 分類號: H01S3/11;H01S3/042
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

技術領域

本實用新型涉及激光器領域，特別涉及一種基于鍵合晶體的被動調(diào)Q激光器。

背景技術

由于Nd:YAG（釔鋁石榴石晶體）具有良好的物理特性和光學特性，且生長技術成熟，已經(jīng)成為了目前最常用的全固態(tài)激光晶體，其產(chǎn)生的1064nm激光尤其是調(diào)Q的1064nm激光被廣泛應用于激光打標、激光切割、紅外制導、生物醫(yī)學及激光變頻等領域。早在1968年，麥道宇航公司的Ross實現(xiàn)了第一臺用GaAs?LD（867nm）泵浦的Nd:YAG激光器。而隨著技術的發(fā)展，全固態(tài)Nd:YAG激光器獲得了長足的發(fā)展。據(jù)報道，東芝公司報道了最高輸出功率達到11.3kW的半導體激光器抽運的全固態(tài)激光裝置。在能獲得大功率的連續(xù)1064nm激光輸出后，研究重點轉(zhuǎn)向了如何實現(xiàn)高峰值功率的1064nm激光脈沖輸出問題上。目前，主要通過調(diào)Q技術來獲得能量巨大的激光巨脈沖，而主要的調(diào)Q技術包括機械調(diào)Q、聲光調(diào)Q、電光調(diào)Q、被動調(diào)Q等幾種方法，目前以聲光調(diào)Q技術的應用最為廣泛。

現(xiàn)有技術中，一般采用大功率側(cè)面泵浦系統(tǒng)配合聲光調(diào)Q開關可以輕易獲得上千瓦以上峰值功率的1064nm激光輸出，但需要在諧振腔內(nèi)添加Q開關，同時需要外部電源驅(qū)動Q開關，導致系統(tǒng)變得相對復雜，體積龐大，且諧振腔增長而使激光在高泵浦功率下運行時，更容易受熱透鏡效應影響而失穩(wěn)。另外，聲光Q開關價格昂貴，也限制了技術的應用發(fā)展。而被動調(diào)Q技術雖然相對簡單，可以大大簡化系統(tǒng)結構，但由于可飽和吸收體一般為薄片結構，無法進行有效散熱，使之難以在高功率下運行。目前多數(shù)被動調(diào)Q激光系統(tǒng)是采用低功率的端泵形式。另外，可飽和吸收體對基頻激光有較強的吸收，熱透鏡效應也非常明顯，不利于激光的穩(wěn)定輸出。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種結構緊湊、性能穩(wěn)定、高平均功率以及高峰值功率的側(cè)面泵浦1064nm激光系統(tǒng)。

為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

本實用新型一種基于鍵合晶體的被動調(diào)Q激光器，包括諧振腔，所述諧振腔為直腔式結構的諧振腔，所述諧振腔包括設置于前端的全反鏡、側(cè)面泵浦系統(tǒng)以及后端的耦合輸出鏡，所述全反鏡、側(cè)面泵浦系統(tǒng)以及耦合輸出鏡設置在同一軸線上，側(cè)面泵浦系統(tǒng)中置有鍵合晶體。

優(yōu)選的，所述側(cè)面泵浦系統(tǒng)包括水冷系統(tǒng)，泵浦源、增益介質(zhì)以及可飽和吸收體。

優(yōu)選的，所述全反鏡以及耦合輸出鏡可以是平面鏡、平凹鏡或者平凸鏡；所述全反鏡以及耦合輸出鏡也可以是通過鍵合晶體兩端分別鍍1064nm全反膜或者部分反射膜的全反鏡和耦合輸出鏡。

優(yōu)選的，所述泵浦源為激光二極管陣列，所述激光二極管陣列的激光二極管的輸出波長為808nm。

優(yōu)選的，所述鍵合晶體是作為激光晶體的摻釹釔鋁石榴石晶體、作為可飽和吸收體對激光進行調(diào)Q的摻鉻釔鋁石榴石晶體及降低整個晶體棒的熱效應的非摻雜釔鋁石榴石晶體進行熱鍵合而成的晶體組件。

優(yōu)選的，所述的鍵合晶體的組合順序是摻釹釔鋁石榴石晶體與摻鉻釔鋁石榴石晶體的一端鍵合，摻鉻釔鋁石榴石晶體的另一端與非摻雜釔鋁石榴石晶體鍵合。

優(yōu)選的，所述摻釹釔鋁石榴石晶體長度與側(cè)面泵浦系統(tǒng)的泵浦區(qū)域長度相當，整根鍵合晶體棒長度與能被水冷的區(qū)域的長度相當。

本實用新型相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果：

1、本實用新型采用Nd:YAG晶體（摻釹釔鋁石榴石晶體）、Cr⁴⁺:YAG晶體（摻鉻釔鋁石榴石）及不摻雜YAG晶體（非摻雜的釔鋁石榴石晶體）進行熱鍵合而成的特殊晶體組件作為激光晶體及調(diào)Q晶體，并通過使用808nm半導體激光器（LD）側(cè)泵系統(tǒng)對其進行泵浦而獲得1064nm脈沖激光輸出。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，本實用新型可大大簡化其系統(tǒng)結構，降低成本，并能實現(xiàn)高平均功率及峰值功率的巨脈沖激光輸出，可廣泛應用于激光加工、激光醫(yī)療、激光變頻及科學研究領域。

2、本實用新型可將激光晶體、調(diào)Q晶體緊密地結合在一起，使整個諧振腔結構變得更加緊湊，同時鍵合在一起的晶體棒可在側(cè)泵系統(tǒng)自帶的水冷系統(tǒng)中同時進行水冷，克服了以往的被動調(diào)Q系統(tǒng)中無法對可飽和吸收體進行冷卻而不能在高泵浦功率下運行的缺點。

3、本實用新型在末端鍵合進一段非摻雜的YAG晶體防止了溫度較高的C⁴⁺:YAG晶體（因為可飽和吸收體對1064nm激光有較大吸收）的端面暴露在空氣中而導致散熱不良使熱效應增大。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。