[發明專利]一種角隅介質以及基于該角隅介質的緊湊型激光器

在審

• 申請號: 201711189815.9
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107742818A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 孟冬冬;董濤
• 申請（專利權）人: 頂揚光電技術(上海)有限公司
• 主分類號: H01S3/06
• 分類號: H01S3/06;H01S3/0941
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司11471
• 代理人: 葛鐘

技術領域

本發明涉及激光器技術領域，尤其涉及一種角隅介質，還涉及一種基于該角隅介質的緊湊型激光器。

背景技術

激光器是激光系統中光機構型最為復雜的部分,激光器性能及構型直接決定了激光系統的光機構型方式、技術體制及其它各組件的空間分配。在激光雷達、激光測距、目標指示等應用領域，緊湊型的激光器是研究人員長期追求的目標。

由緊湊型激光器集成的小型激光系統可與光電系統直接集成，搭載在單兵、車輛、直升機、無人機等平臺用于測距、測高、制導，在軍事、防務、民用領域有長期持續的穩定需求。在對測程等激光系統性能指標有較高要求的應用方面，要求激光器有較高的能量、小發散角、高光束質量、高光軸穩定性，需要采用緊湊的固體激光器技術途徑。在激光器設計中、短腔會造成發散角大、較高的能量輸出會因泵浦熱不均勻性造成光束漂移，各個指標的綜合匹配過程中，緊湊型構型的實現一直是激光器工程應用的瓶頸之一。

發明內容

針對上述現有技術中存在的技術問題，本發明提供了一種角隅介質以及一種基于該角隅介質的緊湊型激光器，用于解決激光器緊湊構型帶來的光束發散角大、光束質量較差的問題，以滿足激光探測、激光指示系統中對緊湊、高性能激光器的需求。

本發明的技術方案是：一種角隅介質，用于作為激光器的增益介質，其特征在于：具有相對設置的出光端面、反射端面，以及在出光端面和反射端面之間延伸的周壁，所述出光端面為平面，所述反射端面為三個全反射面垂直相交形成的三棱錐面。

作為優選：所述角隅介質的周壁呈鼓狀。

作為優選：所述角隅介質為Nd:YAG或者Nd:YVO4。

本發明的另一技術方案是：一種緊湊型激光器，包括雙向全反鏡和雙向半反鏡，還包括上述任意一項所述的角隅介質；

所述雙向全反鏡具有與所述出光端面相對設置的全反射平面，所述雙向半反鏡具有與所述出光端面相對設置的半反射平面，所述全反射平面、半反射平面與所述反射端面之間形成激光諧振腔。

作為優選：所述全反射平面與所述半反射平面位于同一平面。

作為優選：所述全反射平面與所述半反射平面均貼合所述出光端面設置。

作為優選：還包括設置在所述雙向全反鏡背向所述角隅介質的一側的泵浦源。

作為優選：所述泵浦源采用中心波長808nm的3kw半導體陣列模塊。

作為優選：所述雙向全反鏡的表面鍍有1064nm全反膜和808nm增透膜，所述雙向半反鏡的表面鍍有1064nm半反膜和808nm全反膜。

作為優選：還包括環繞所述角隅介質的周壁設置的泵浦源。

本發明的有益效果是：本發明將幾何形狀為角隅棱鏡的角隅介質作為激光器的增益介質，在不增加空間長度的前提下有效地提高了諧振腔腔長，有利于小發散角輸出，同時，利用角隅介質內的光束反射補償，可有效補償泵浦不均勻性造成的光束畸變、光軸漂移及光束質量下降。

本發明基于角隅介質的激光器構型具有以下優點：

(1)激光在激光諧振腔內振蕩時，通過角隅介質的反射端面的三個全反射面發生三次全反射，激光諧振腔的腔長大部分由角隅介質內的光程組成，三次全反射在空間上自動折疊，避免了直線式介質的一維長度過長問題，相對于二維折疊腔在腔長的拉伸方面也更具有優勢。該構型使緊湊空間下的腔長拉伸成為可能，有利于激光器發散角的壓窄。

(2)角隅介質可對像實現對稱性反轉，因此激光光束在激光諧振腔內往復振蕩時，可以自動對左右及上下的泵浦不均勻性、光束不對稱性進行補償，有效避免光束的畸變及光軸漂移。

(3)通過縮小全反射平面、半反射平面與出光端面之間的距離，可進一步壓縮激光器的體積，可將雙向全反鏡、雙向半反鏡集成設計至角隅介質的出光端面。

(4)角隅介質可以為不同的材料，如Nd:YAG、Nd:YVO4等，以適用于各種不同波長的激光器，達到緊湊空間拉伸激光諧振腔的腔長、補償泵浦熱效應及光束不均性的目的。

(5)本發明的激光器構型還可拓展應用于側泵模式，實現大能量(高功率)輸出，泵浦源環繞角隅介質的周壁設置，泵浦源可從角隅介質的側面耦合進介質，仍可實現諧振腔的緊湊空間拉伸、光束的不均性及泵浦熱效應補償。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。