[發明專利]一種提高Nd:YAG激光器輸出特性的方法及裝置

在審

• 申請號: 201710449011.1
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107017545A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 李強;季林濤;惠勇凌;姜夢華;雷訇
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01S3/04
• 分類號: H01S3/04;H01S3/042;H01S3/16;H01S3/091
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明涉及一種Nd:YAG與藍寶石鍵合的晶體，并利用其做成板條側面泵浦的振蕩器，通過藍寶石良好的導熱來減小板條激光器的熱效應以提高輸出特性的方法，屬于激光器制造領域。

背景技術

由于LD抽運板條固體激光器具有結構緊湊、效率高、光束質量好等優點，在工業領域中的應用前景非常廣闊，是目前激光領域的研究熱點。但是隨著泵浦功率的提高，激光介質的熱效應成為制約高輸出功率和高光束質量的重要因素。本發明利用藍寶石高的熱導率，通過將藍寶石與Nd：YAG直接鍵合來充當增益介質的方法有效的減小了板條激光器的熱效應，從而提高了板條激光器的輸出特性。目前還沒有通過藍寶石和Nd：YAG的直接鍵合來減弱板條熱效應以獲得高功率高光束質量的報道

發明內容

本發明的目的在于通過藍寶石與Nd：YAG直接鍵合的技術，利用藍寶石良好的導熱以實現掠入射板條激光器自由振蕩運行時高輸出功率和高光束質量的激光輸出。

一種提高Nd:YAG自由振蕩激光器輸出特性的裝置，該裝置包括藍寶石與Nd：YAG的鍵合晶體制成的梯形板條激光增益介質1、泵浦源2、全反鏡3、柱面鏡4、光闌5、輸出鏡6；泵浦源2的出光位置處放置有柱面鏡4，泵浦源2發出的泵浦光經過柱面鏡4后到梯形板條增益介質1的下底面。全反鏡3和輸出鏡6對稱放置于梯形板條增益介質1的切面兩側，光闌5放置于全反鏡3與輸出鏡6之間。全反鏡3和輸出鏡6之間產生的激光在梯形板條增益介質1的下底面(泵浦光抽運面)進行多次全反射。所述的梯形板條激光增益介質1為鍵合藍寶石的Nd：YAG晶體板條；

所述梯形板條激光增益介質1為藍寶石與Nd：YAG的鍵合晶體。

所述的泵浦源2為四個峰值功率500w的半導體巴條堆棧。

所述全反鏡3鍍有波長1064nm的0度全反膜。

所述柱面鏡4為焦距70mm的柱面鏡，用于對泵浦源2發射的泵浦光進行豎直方向的聚焦。

所述光闌5為直徑1.5mm的圓孔光闌。

所述輸出鏡6為透過率為30％。

一種提高Nd:YAG自由振蕩激光器輸出特性的方法。第一步，將藍寶石與Nd：YAG晶體直接鍵合到一起制成鍵合晶體。第二步，將此鍵合晶體充當增益介質放入掠入射板條激光器中則可得到比單獨的Nd：YAG晶體充當增益介質時更好的輸出特性。

本發明用全新的思路實現了Nd:YAG板條激光器高輸出功率、高光束質量的激光輸出，在已有的Nd:YAG板條激光器基礎上，具有以下優點：

1、高輸出功率；

2、更好的光束質量；

3、熱效應明顯減小；

4、易于實現工程應用。

5、本發明具有實質性的特點和顯著進步，本發明所述的方法可以廣泛應用于Nd:YAG板條激光器中，能夠明顯提高激光器的效率、輸出功率和光束質量。

附圖說明

圖1是新型板條激光振蕩器示意圖。

圖2是Nd：YAG和藍寶石的鍵合晶體及單塊Nd：YAG示意圖。

圖3不同電流下，鍵合晶體與Nd：YAG單塊的輸出功率。

具體實施方式

下面結合附圖1至圖2對此新型激光振蕩器作進一步說明：

參閱圖1，圖1是板條激光振蕩器結構圖。由圖1可見，此振蕩器由梯形板條激光增益介質1、泵浦源2、全反鏡3、柱面鏡4、光闌5、輸出鏡6組成。

所述梯形板條激光增益介質為藍寶石與Nd：YAG的鍵合晶體。

所述的泵浦源為四個峰值功率500w的半導體巴條堆棧。

所述全反鏡為1064的0度全反。

所述柱面鏡為焦距70mm的柱面鏡，用于對泵浦光豎直方向的聚焦。

所述光闌為直徑1.5mm的圓孔光闌。

所述輸出鏡為透過率30％的輸出鏡。其與全反鏡構成一個諧振腔。

在傳統的Nd：YAG板條激光振蕩器工作時，掠入射板條結構由于泵浦的不均勻性和冷卻的不均勻性導致了介質中熱分布的不均勻，從而在在厚度方向上產生了熱透鏡等熱效應。可以說，熱的問題是板條激光器最大的問題。

參閱圖2，圖2所示為鍵合晶體和普通Nd：YAG模塊的對比，可以看到其側面鍵合了一塊藍寶石晶體。由于藍寶石本身對于泵浦光并不吸收，所以不會影響泵浦的效率，并且由于兩者已經直接鍵合于一起，兩者之間形成穩定的共價鍵，因此在Nd：YAG產生熱時能很快的通過藍寶石導出去，從而有效減小了激光震蕩時產生的廢熱，故而能有效減小板條激光器的熱效應問題。