[實(shí)用新型]一種激光器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520882291.1
• 申請(qǐng)日: 2015-11-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN205159779U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦應(yīng)雄;陳漢元;彭浩;萬(wàn)辰皓;龍思琛;巫詳曦;唐霞輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01S3/0941
• 分類(lèi)號(hào): H01S3/0941;H01S3/038;H01S3/08
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種新型激光器，特別涉及一種具有體積小、結(jié)構(gòu)緊 湊、泵浦效率高、光束質(zhì)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(jié)合的半導(dǎo)體泵浦的混合型激光器。。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，激光能源工業(yè)領(lǐng)域、激光工業(yè)加工領(lǐng)域以及航空航 天和國(guó)防領(lǐng)域?qū)τ诟吖馐|(zhì)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(duì)于激光器而言，增益介質(zhì)是其核心，它決定了輸出光束的波長(zhǎng)，同 時(shí)對(duì)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(zhì)主要經(jīng)歷了YAG棒狀增益介質(zhì)(難以獲得基模輸出)---CO₂氣體增 益介質(zhì)(數(shù)千瓦級(jí)基模)---光纖增益介質(zhì)(千瓦級(jí)基模)的發(fā)展歷程。高 功率CO₂激光器采用氣體增益介質(zhì)，基模輸出功率高，光束質(zhì)量好，但存 在電光轉(zhuǎn)換效率低，結(jié)構(gòu)龐大，遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)不適合光纖柔性傳輸?shù)炔蛔悖? 在千瓦級(jí)的薄板及中等板厚的激光切割焊接應(yīng)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(yīng)以及光纖中非線(xiàn) 性效應(yīng)的影響，限制了單光纖激光器輸出功率的進(jìn)一步提升。目前已經(jīng)提 出的半導(dǎo)體泵浦堿金屬蒸氣激光器也屬于半導(dǎo)體泵浦氣態(tài)增益介質(zhì)激光器 結(jié)構(gòu)，然而其存在工作物質(zhì)容易污染激光輸出窗口；其工作物質(zhì)在常溫下 為固態(tài)，需要通過(guò)加熱手段使其轉(zhuǎn)換為氣體，該過(guò)程不僅為激光器帶來(lái)了 額外熱源而且對(duì)堿金屬蒸氣池的溫度控制和堿金屬化學(xué)活性的控制提出了 挑戰(zhàn)；其輸出激光過(guò)程還產(chǎn)生對(duì)人體和環(huán)境有毒有害的物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷和改進(jìn)需求，本實(shí)用新型借助現(xiàn)有板條激光 器技術(shù)提供了一種半導(dǎo)體泵浦的混合型激光器，其目的在于解決現(xiàn)有高功 率半導(dǎo)體激光光束質(zhì)量不好和現(xiàn)有半導(dǎo)體泵浦氣體介質(zhì)激光器存在的輸出 功率不高，工作物質(zhì)污染激光輸出窗口以及其工作過(guò)程中產(chǎn)生對(duì)對(duì)人體和 環(huán)境有毒有害物質(zhì)的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種激光器， 包括半導(dǎo)體激光器、光學(xué)整形系統(tǒng)、平板電極對(duì)、耦合反射鏡、反射鏡、 匹配網(wǎng)絡(luò)、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(duì)、分別位于平板電極對(duì)之間放電區(qū)域的兩端面；所述尾鏡和 輸出鏡分別位于平板電極對(duì)之間放電區(qū)域的兩個(gè)側(cè)面，兩者和放電腔共同 組成光學(xué)非穩(wěn)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(kāi)設(shè)有透光窗口，用于泵浦光透射進(jìn)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(duì)應(yīng)。

所述射頻電源、通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)與平板電極對(duì)連接；所述平板電極對(duì)由 兩塊平板電極組成，平行安裝于放電腔的內(nèi)壁兩側(cè)，用于對(duì)放電腔內(nèi)的工 作氣體進(jìn)行射頻放電；所述平板電極對(duì)由金屬制成，對(duì)泵浦光和輸出激光 有反射作用；

工作中，半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生泵浦光，發(fā)出的泵浦光經(jīng)過(guò)光學(xué)整形系統(tǒng) 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(chǎn) 生的激光束經(jīng)輸出鏡輸出。

進(jìn)一步的，所述激光器的放電腔中的放電介質(zhì)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(dǎo)體激光器所發(fā)激光的中心波長(zhǎng)與放 電腔內(nèi)放電介質(zhì)射頻放電后產(chǎn)生的氣體粒子的吸收譜線(xiàn)相匹配。

進(jìn)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(gè)大氣壓下。

進(jìn)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(duì)該泵浦光的高透射率膜，耦合反射鏡其余部 分鍍有一層對(duì)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(kāi)設(shè)的透光窗口和靠近平板電極對(duì)的另一面鍍有一層對(duì)該泵浦光的 高透射率膜，其他部分鍍有對(duì)該泵浦光的高反射率膜。

進(jìn)一步的，所述激光器的平板電極對(duì)由鋁或銅制成，其面向放電區(qū)域 的表面高度光潔，或鍍有一層同時(shí)具有對(duì)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(jìn)一步的，所述激光器的平板電極對(duì)內(nèi)部設(shè)置有水冷通道，可進(jìn)一步 提高激光器功率。

進(jìn)一步的，所述激光器的放電腔由金屬或陶瓷材料制成。