[發明專利]無水冷激光器

有效

• 申請號: 201310369428.9
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN103457152A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 毛小潔;秘國江;龐慶生;鄒躍;劉鐵軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十一研究所
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 田俊峰

技術領域

本發明涉及激光器技術領域，特別是涉及一種無水冷激光器。

背景技術

基于主振蕩功率放大器（MOPA，Master?Oscillator?Power-Amplifier）的激光器，尤其是端面泵浦的主振蕩功率放大器，既能保持主振蕩器的高光束質量，又能保證高的峰值功率、高的轉換效率、大能量輸出，該類激光器被廣泛應用于激光加工、遠程測繪、空間雷達等領域。半導體激光器（LD，Laser?Diode）作為泵浦源，因其與傳統燈泵浦相比具有結構緊湊、壽命長、能量轉換效率高、易于熱管理等優勢，被廣泛使用在主振蕩功率放大器中。連續或準連續的半導體激光器已經在中小功率的工業激光器中得到了廣泛應用，脈沖式半導體激光器也已經有了成型的產品。以半導體激光器作為泵浦源，此類主振蕩功率放大器具有輸出能量高、脈寬窄、結構緊湊等優點，具有廣泛的實用價值。

按泵浦方式來分類，端面泵浦可以分為連續端面泵浦和脈沖式端面泵浦。連續端面泵浦多以光纖方式輸出泵浦光，此類泵浦光光斑均勻，輸出功率從幾瓦到幾千瓦。連續端面泵浦的MOPA激光器，輸出光束質量好（單橫模），重復頻率高，其光束質量在X方向為1.28，在Y方向為1.21；也有輸出單脈沖大能量的MOPA激光器，其脈沖寬度為60ns，重復頻率5kHz，光束質量小于1.3。但是，它們都采用水冷的方式，因為連續泵浦功率大，產生的熱量多。于是，出現了脈沖式端面泵浦，泵浦源平均功率較低，可以采用傳導冷卻或者風冷方式，大大減少了增益晶體或泵浦源被污染的機會，其光束質量小于1.5，但單脈沖能量只有54mJ，限制了遠程測距的距離。

側面泵浦板條MOPA無水冷激光器，結構簡單，輸出單脈沖能量大，但是，采用脈沖二極管直接泵浦，泵浦光的均勻性影響輸出光的光束質量。

如何在無水冷全固態、高峰值功率、大能量輸出的情況下，保證光束為單橫模，是當前急需解決的一個技術難題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種無水冷激光器，用以解決上述現有技術存在的問題之一。

為解決上述技術問題，本發明提供一種無水冷激光器，包括：

主振蕩器泵浦源（1），用于提供泵浦光；

主振蕩器能量光纖（2），用于對主振蕩器泵浦源（1）輸出的泵浦光進行傳輸和勻化；

主振蕩器耦合系統（3），用于將主振蕩器能量光纖（2）傳輸的泵浦光耦合進主振蕩器激光晶體（4）；

主振蕩器激光晶體（4），用于提供主振蕩器增益；

第一偏振片（5），用于使主振蕩器激光晶體（4）輸出的激光起偏，偏振方向為水平方向；

第一四分之一波片（6），用于使來自第一偏振片（5）的激光偏振方向旋轉45°；

普克爾盒（7），用于在主振蕩器激光晶體（4）上的能級粒子數達到最大時，控制平凹輸出鏡（8）輸出激光；

平凹輸出鏡（8），與主振蕩器激光晶體（4）的左端面構成主振蕩器諧振腔，透過部分激光，輸出種子光，偏振方向為水平方向；

擴束系統（9），對平凹輸出鏡（8）輸出種子光進行擴束；

第一45°全反鏡（10）和第二45°全反鏡（11），對擴束后的種子光進行全反射，使其射入第二偏振片（12）；

第二偏振片（12），透射水平方向的種子光，反射垂直方向的種子光；

第二四分之一波片（13）；使通過其的種子光偏振態旋轉45°；

功率放大器激光晶體（14），用于對第二四分之一波片（13）傳輸的種子光進行放大；放大后種子光再次通過第二四分之一波片（13），其偏振態再次旋轉45°，成為垂直方向的種子光，第二偏振片（12）將其反射至第三偏振片（18），經第三偏振片（18）反射輸出放大光；

功率放大器泵浦源（17）；用于提供泵浦光；

功率放大器能量光纖（16）；用于對功率放大器泵浦源（17）輸出的泵浦光進行傳輸和勻化；

功率放大器耦合系統（15），用于將功率放大器能量光纖（16）傳輸的泵浦光耦合進功率放大器激光晶體（14）。

進一步，主振蕩器泵浦源（1）提供峰值功率≤500W的泵浦光，泵浦光脈沖寬度為100～480μs；主振蕩器泵浦源（1）由半導體制冷片制冷；

功率放大器泵浦源（17）提供峰值功率≤2000W的泵浦光，泵浦光脈沖寬度為100～480μs。

進一步，主振蕩器能量光纖（2）的纖芯直徑為600～1000μm；功率放大器能量光纖（16）的纖芯直徑為800～1000μm。