[發明專利]一種提高Nd:YAG被動調Q激光器輸出特性的方法及裝置

無效

• 申請號: 201310354378.7
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN103414101A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 李強;孫哲;陳欣;雷訇;姜夢華;惠勇凌
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16;H01S3/0941
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種使用半導體激光器端面泵浦特殊取向的Nd:YAG晶體（例如[100]、[110]切割方向的棒或板條），并通過適當選擇Cr:YAG被動調Q晶體取向位置和泵浦偏振方向，來獲得高輸出功率及高消光比激光輸出的方法，屬于激光器制造領域。

背景技術

相比于主動調Q激光器，被動調Q激光器具有結構緊湊、低成本等優勢，同時可以獲得高峰值功率輸出，在激光測距、激光打標、激光微加工等方面具有廣泛應用。

Nd:YAG被動調Q激光器輸出激光的偏振特性通常由泵浦偏振方向和Cr:YAG被動調Q晶體取向位置決定，通過使泵浦偏振方向和Cr:YAG被動調Q晶體晶軸方向的匹配，可以獲得穩定的、高消光比的激光輸出，但目前還沒有通過改變Nd:YAG晶體切割方向，獲得穩定的、高消光比、高輸出功率的研究報道。

發明內容

本發明的目的在于利用特殊取向Nd:YAG晶體的各向異性，實現固定偏振方向，高輸出功率和高消光比的被動調Q激光輸出。

一種提高Nd:YAG被動調Q激光器輸出特性的裝置，包括半導體激光器1、泵浦耦合裝置2、耦合輸入鏡3、Nd:YAG晶體4、被動調Q晶體5、耦合輸出鏡6、輸出激光7；其特征在于：所述的Nd:YAG晶體（4）是使用[100]或[110]切割方向的Nd:YAG晶體棒或板條；

對于[110]切割方向Nd:YAG晶體，其方向或方向平行于泵浦光偏振方向和Cr⁴⁺:YAG晶體晶軸放置；

對于[100]切割方向Nd:YAG晶體，其[011]方向、或方向，平行于泵浦光偏振方向和Cr⁴⁺:YAG晶體晶軸放置。

一種提高Nd:YAG被動調Q激光器輸出特性的方法，其特征在于，裝置包括半導體激光器、泵浦耦合裝置、耦合輸入鏡、Nd:YAG晶體、被動調Q晶體、耦合輸出鏡、輸出激光；且所述的Nd:YAG晶體是使用[100]或[110]切割方向的Nd:YAG晶體棒或板條；

對于[110]切割方向Nd:YAG晶體，其方向或方向平行于泵浦光偏振方向和Cr⁴⁺:YAG晶體晶軸放置；

對于[100]切割方向Nd:YAG晶體，其[011]方向、或方向，平行于泵浦光偏振方向和Cr⁴⁺:YAG晶體晶軸放置。

[100]或[110]切割方向的Nd:YAG晶體棒或板條具有各向異性特性，對偏振光存在吸收較大方向，將Nd:YAG晶體該方向與被動調Q晶體（Cr:YAG）的光軸相對應。在激光器自由運轉時，腔內振蕩光的偏振方向由被動調Q晶體（Cr:YAG）光軸決定，由于振蕩光偏振方向與特殊取向Nd:YAG晶體吸收較大的方向一致，因此可以極大的提高輸出功率和消光比。

本發明用全新的思路實現了Nd:YAG被動調Q激光器穩定的、高消光比、高輸出功率的激光輸出，在已有的Nd:YAG被動調Q激光器基礎上，具有以下優點：

高輸出功率；

高消光比；

熱退偏明顯減小；

易于實現工程應用。

本發明具有實質性的特點和顯著進步，本發明所述的方法可以廣泛應用于Nd:YAG被動調Q激光器中，能夠明顯提高激光器的效率、穩定性、輸出功率和消光比。

附圖說明

圖1是Nd:YAG被動調Q激光器示意圖

圖2是[110]切割方向Nd:YAG晶體棒結構示意圖

圖3是[110]切割方向Nd:YAG晶體板條結構示意圖

圖4是Nd:YAG晶體晶格示意圖

圖5是Cr:YAG晶體晶格示意圖

圖6不同Cr:YAG晶體角度下，[100]和[111]切割方向Nd:YAG晶體的輸出功率

圖7不同Cr:YAG晶體角度下，[100]和[111]切割方向Nd:YAG晶體的消光比

具體實施方式

如圖1所示，本發明裝置包括半導體激光器1、泵浦耦合裝置2、耦合輸入鏡3、Nd:YAG晶體4、被動調Q晶體（Cr:YAG）5、耦合輸出鏡6、輸出激光7。下面以[110]方向切割Nd:YAG晶體棒和板條為例，如圖2和圖3所示，對本發明方法做進一步說明。