[實用新型]一種激光器

有效

• 申請號: 201520882291.1
• 申請日: 2015-11-06
• 公開（公告）號: CN205159779U
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 秦應雄;陳漢元;彭浩;萬辰皓;龍思琛;巫詳曦;唐霞輝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01S3/0941
• 分類號: H01S3/0941;H01S3/038;H01S3/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

技術領域

本實用新型涉及一種新型激光器，特別涉及一種具有體積小、結構緊 湊、泵浦效率高、光束質量好、大氣與光纖傳輸特性良好、加工效率高的 固體激光器與氣體激光器相結合的半導體泵浦的混合型激光器。。

背景技術

隨著科技的發展，激光能源工業領域、激光工業加工領域以及航空航 天和國防領域對于高光束質量、高效率和高功率的激光器需求與日俱增。 基于上述需求，提出一種新的混合型激光器。

對于激光器而言，增益介質是其核心，它決定了輸出光束的波長，同 時對激光器的功率水平和光束模式有決定性的影響。高功率激光光源的增 益介質主要經歷了YAG棒狀增益介質(難以獲得基模輸出)---CO₂氣體增 益介質(數千瓦級基模)---光纖增益介質(千瓦級基模)的發展歷程。高 功率CO₂激光器采用氣體增益介質，基模輸出功率高，光束質量好，但存 在電光轉換效率低，結構龐大，遠紅外波長不適合光纖柔性傳輸等不足， 在千瓦級的薄板及中等板厚的激光切割焊接應用中，高功率光纖激光器逐 步取代高功率CO₂激光器成為主力光源，但是由于熱效應以及光纖中非線 性效應的影響，限制了單光纖激光器輸出功率的進一步提升。目前已經提 出的半導體泵浦堿金屬蒸氣激光器也屬于半導體泵浦氣態增益介質激光器 結構，然而其存在工作物質容易污染激光輸出窗口；其工作物質在常溫下 為固態，需要通過加熱手段使其轉換為氣體，該過程不僅為激光器帶來了 額外熱源而且對堿金屬蒸氣池的溫度控制和堿金屬化學活性的控制提出了 挑戰；其輸出激光過程還產生對人體和環境有毒有害的物質。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷和改進需求，本實用新型借助現有板條激光 器技術提供了一種半導體泵浦的混合型激光器，其目的在于解決現有高功 率半導體激光光束質量不好和現有半導體泵浦氣體介質激光器存在的輸出 功率不高，工作物質污染激光輸出窗口以及其工作過程中產生對對人體和 環境有毒有害物質的問題。

為實現上述目的，按照本實用新型的一個方面，提供了一種激光器， 包括半導體激光器、光學整形系統、平板電極對、耦合反射鏡、反射鏡、 匹配網絡、射頻電源、放電腔、尾鏡、輸出鏡，所述耦合反射鏡和反射鏡 的反射面相對、分別位于平板電極對之間放電區域的兩端面；所述尾鏡和 輸出鏡分別位于平板電極對之間放電區域的兩個側面，兩者和放電腔共同 組成光學非穩諧振腔，輸出鏡用于激光束輸出；所述耦合反射鏡幾何形狀 與反射鏡相同，其反射面上開設有透光窗口，用于泵浦光透射進入放電腔； 所述透光窗口的大小、形狀與泵浦光斑放電腔端面的形狀、大小相對應。

所述射頻電源、通過匹配網絡與平板電極對連接；所述平板電極對由 兩塊平板電極組成，平行安裝于放電腔的內壁兩側，用于對放電腔內的工 作氣體進行射頻放電；所述平板電極對由金屬制成，對泵浦光和輸出激光 有反射作用；

工作中，半導體激光器產生泵浦光，發出的泵浦光經過光學整形系統 匯聚成與耦合反射鏡的透光窗口相匹配的光斑，透射注入至放電腔中；產 生的激光束經輸出鏡輸出。

進一步的，所述激光器的放電腔中的放電介質為稀有氣體或稀有氣體 與其他輔助氣體組成的混合氣體；半導體激光器所發激光的中心波長與放 電腔內放電介質射頻放電后產生的氣體粒子的吸收譜線相匹配。

進一步的，所述激光器的放電腔的氣體采用氬氣和氦氣，氬氣與氦氣 的體積比為1：50～1：3，工作在0.5～1.0個大氣壓下。

進一步的，所述激光器的耦合反射鏡在面向泵浦光入射的一面和泵浦 光透光窗口處分別鍍有一層對該泵浦光的高透射率膜，耦合反射鏡其余部 分鍍有一層對該泵浦光的高反射率膜；或者耦合反射鏡在面向泵浦光入射 的一面開設的透光窗口和靠近平板電極對的另一面鍍有一層對該泵浦光的 高透射率膜，其他部分鍍有對該泵浦光的高反射率膜。

進一步的，所述激光器的平板電極對由鋁或銅制成，其面向放電區域 的表面高度光潔，或鍍有一層同時具有對泵浦光和輸出激光高反射特性的 反射膜，用于提高泵浦效率。

進一步的，所述激光器的平板電極對內部設置有水冷通道，可進一步 提高激光器功率。

進一步的，所述激光器的放電腔由金屬或陶瓷材料制成。