[實用新型]一種高效的單泵源雙端對稱式泵浦激光器

有效

• 申請號: 201420112048.7
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN203747230U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 莊鳳江
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: H01S3/109
• 分類號: H01S3/109;H01S3/08;H01S3/105
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳智海

技術領域

本實用新型涉及激光技術應用領域，特別是涉及一種高效的單泵源雙端對稱式泵浦激光器。

背景技術

全固態激光器（DPSSL，Diode?Pumped?Solid?State?Laser）具有效率高、性能可靠、重量輕、結構簡單緊湊、輸出光束質量好，功率穩定性較高和價格低等實用化的優點。作為全固態激光器的核心組件，半導體激光泵浦源是尤為重要的。正因為半導體二極管制造技術的飛速發展，全固態激光器的性能也不斷地提高。目前，單個由光纖耦合輸出的半導體二極管泵浦源，其激光功率可達75W、100W，甚至幾百瓦。然而，由于激光晶體性能的限制，簡單地提高泵浦光功率無法直接獲得高功率高光束質量的激光輸出。在實際應用中，現有典型的單端面泵浦激光器的輸出功率主要受限制于兩個問題。第一，高功率的泵浦光單程通過激光晶體不能被完全吸收；第二，單端的泵浦容易引起激光晶體的一側受熱不均勻而導致晶體內的熱效應，最終使輸出激光的光束質量發生嚴重的畸變。因此，只有有效地改進端面泵浦結構，才能實現高效的激光輸出。

目前為止，現有技術中最為典型的泵浦設計仍然是單端泵浦結構的激光器。為了進一步提高端面泵浦激光器的輸出功率，雙端泵浦激光器被人們提出來。其中，典型的雙端面泵浦激光器為采用兩個相同的半導體二極管泵源同時泵浦激光晶體的兩側（中國專利公開號CN102044837A和CN202695966U）。盡管該設計可以克服光束的畸變，獲得較高較好的光束質量，但是該結構沒有考慮泵浦光單程吸收不完全的問題，且需要由兩個二極管泵浦源構成。相對單泵源而言，過程更為復雜，設備成本高，實際應用較為困難。另一種典型的結構為單二極管雙端泵浦激光器（中國專利公開號CN102570266A）。該設計是將一個二極管泵源的泵浦光平均分成兩份后，分別通過泵浦光轉折鏡注入激光晶體的兩端。該結構可以克服光束的畸變，獲得較高較好的光束質量，但是該結構也沒有考慮泵浦光單程吸收不完全的問題。此外，該結構中利用了多個泵浦光全反鏡，不僅使結構復雜，而且泵浦光也在多次反射中衰減浪費。針對這些問題，本實用新型對此進行了改進，提出了一種高效的單泵源雙端對稱式泵浦激光器。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種高效的單泵源雙端對稱式泵浦激光器，其可提高泵浦光的利用率，克服泵浦光單程吸收不完全的問題和激光晶體引起的熱效應，獲得高效的高功率高光束質量的激光輸出。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種高效的單泵源雙端對稱式泵浦激光器，其特征在于：包括半導體激光泵浦源和沿光軸依次放置的泵浦光耦合光纖、準直透鏡、第一聚焦透鏡、第一諧振腔鏡、激光增益介質、第二諧振腔鏡、第二聚焦透鏡、泵浦光全反鏡；

還包括激光輸出耦合鏡，由第一諧振腔鏡、第二諧振腔鏡和激光輸出耦合鏡組成L形的激光諧振腔；

第一聚焦透鏡和第二聚焦透鏡具有相同的焦距，激光增益介質的中心位于第一聚焦透鏡和第二聚焦透鏡的焦點交匯處；泵浦光耦合光纖的輸出端位于準直透鏡的相應側的焦點處。

上述激光增益介質采用Nd:YVO4晶體、Nd:YAG晶體、Yb:YAG晶體、Ho:YAG晶體、Tm:YAG晶體、Nd:YLF、Tm:YLF晶體和Er,Yb:YAG晶體或陶瓷中的一種；或采用上述各晶體中的通過鍵合技術在兩端鍵合其未摻雜的晶體獲得的復合激光晶體。

上述激光增益介質的形狀采用長方體的塊狀、圓柱體的塊狀、厚度1-2mm的板條形狀或微片形狀。

上述第一諧振腔鏡和第二諧振腔鏡具有對泵浦光高透、對基頻光全反的雙色膜系。

上述激光增益介質中具有特定的激活離子濃度，使泵浦光單程通過時吸收效率約為50%左右。

上述第二諧振腔鏡的鏡面垂直于所述激光諧振腔的光軸放置，上述第一諧振腔鏡的鏡面與光軸成某一折疊角，所述激光輸出耦合鏡垂直放置于光路末端。

用雙色全反鏡替代激光輸出耦合鏡，用45度輸出耦合鏡替代第一諧振腔鏡，由45度輸出耦合鏡、第二諧振腔鏡和雙色全反鏡組成L形的激光諧振腔；且在雙色全反鏡和45度輸出耦合鏡之間插入非線性光學晶體或調制元件，構成調制的變頻激光器。

采用上述方案后，本實用新型一種高效的單泵源雙端對稱式泵浦激光器，具有以下優點：第一，設置泵浦光全反射鏡，使剩余泵浦光再次通過激光增益介質，達到回收利用；第二，雙端泵浦設計有利于抵消泵浦過程中的熱效應，實現高光束質量；第三，該結構簡單且緊湊，大大節省硬件成本，調試安裝方便，實用性強。