[發明專利]全固態激光器及其調試方法

在審

• 申請號: 201511000982.5
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN105470804A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 毛小潔;秘國江;龐慶生;鄒躍
• 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: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16;H01S3/0941;H01S3/115;H01S3/107
• 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

本發明涉及激光技術領域，特別是涉及一種全固態激光器及其調試方法。

背景技術

無水冷高峰值功率的DPL(DiodePumpedsolidstateLaser，全固態激光器) 以其體積小、重量輕、效率高等特點，在醫療衛生、空間雷達，乃至軍事等領 域迅速發展，其研究受到極大關注，隨著應用的平臺越來越廣泛，對激光器光 束質量、脈沖寬度的要求也越來越嚴格。

按泵浦方式來分類，無水冷全固態激光器可分為側面泵浦、端面泵浦等類 型。側面泵浦具有結構簡單，泵浦功率大的特點，可以輸出大能量激光。但是， 單棒輸出光的圓度不夠高，于是出現雙棒串接的泵浦模式，有效的補償了激光 的均勻性；但功耗和體積也會增大。于是，端面泵浦無水冷激光器應運而生， 采用導光錐將泵浦光耦合進激光晶體的形式，可以得到大的能量輸出。但導光 錐的出光面必須靠近激光晶體端面，晶體端面鍍全反膜。沒有全反鏡，不利于 壓縮發散角。也有采用垂直腔面發射激光器(VCSEL，VerticalCavitySurface EmittingLaser)作為端面泵浦源，由于其發射光斑呈圓性，易集成為大面積陣 列，可以直接聚焦到晶體表面，可以增加后反鏡，其輸出光束質量較好，但也 不是單橫模，不利于激光成像的應用，脈沖寬度也不窄，峰值功率小于10MW。

但是，如何在無水冷全固態、高峰值功率輸出的情況下，實現發散角小、 光束質量好以及脈沖寬度窄，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一種全固態激光器及其調試方法，用以解決現 有技術中存在的上述問題之一。

為解決上述技術問題，一方面，本發明提供一種全固態激光器，包括：

半導體泵浦源，用于輸出泵浦光；

耦合系統，用于傳輸和勻化泵浦光，并將泵浦光耦合進激光晶體；

激光晶體，用于提供增益；

雙色平凸柱面全反鏡，設置在耦合系統和激光晶體之間，用于透射泵浦光， 反射激光；

偏振片，用于起偏激光；

四分之一波片，用于使通過的激光偏振方向旋轉45°；

普克爾盒，未施加電壓時相當于平片，當對該普克爾盒施加四分之一電壓 時相當于四分之一波片；

平凹柱面輸出鏡，輸出激光。

進一步，半導體泵浦源每個Bar條都錯位放置；泵浦光的峰值功率為≤ 2400W，脈沖寬度為100～480μs。

進一步，半導體泵浦源由半導體制冷片制冷，溫度控制在0.2℃內。

進一步，耦合系統包括：平凸柱面聚焦鏡、波導、平凸柱面準直鏡和球面 透鏡；其中，兩片平凸柱面聚焦鏡將泵浦光聚焦進波導，泵浦光在波導傳輸過 程中進行勻化，均勻的泵浦光經兩片平凸柱面準直鏡、一片球面透鏡耦合進激 光晶體。

進一步，耦合系統材料為石英或K9玻璃。

進一步，激光晶體為Nd:YAG或Nd:YLF晶體，摻雜原子分數為0.8％；散 熱面由半導體制冷片制冷，溫度控制在23℃。

進一步，平凸柱面全反鏡和平凹柱面輸出鏡組成諧振腔，總長10cm；平 凸柱面全反鏡3凸面鍍激光全反膜；平凹柱面輸出鏡對激光部分透過。

進一步，普克爾盒中調Q晶體為KD*P晶體或者Cr4+:YAG晶體。

另一方面，本發明還提供一種全固態激光器，包括：

半導體泵浦源，用于輸出泵浦光；

耦合系統，用于傳輸和勻化泵浦光，并將泵浦光耦合進激光晶體；

激光晶體，用于提供增益；

Cr4+:YAG被動調Q晶體和平凹柱面輸出鏡構成的諧振腔。

再一方面，本發明還提供一種全固態激光器的調試方法，包括：

步驟S101，半導體泵浦源發出的泵浦光泵浦激光晶體，使其粒子數反轉， 發射激光；

步驟S102，調節平凹柱面輸出鏡和平凸柱面全反鏡，使平凹柱面輸出鏡輸 出能量最大；

步驟S103，當激光晶體上能級粒子數達到最大時，對普克爾盒施加電壓， 激光通過平凹柱面輸出鏡8輸出激光。

本發明有益效果如下：

本發明全固態激光器提高了泵浦光重復頻率，縮小了泵浦光間隔，提高了 泵浦光功率密度，發散角小，提高了測距或成像距離，擴大了應用范圍。

附圖說明