[發(fā)明專利]一種端面泵浦固體激光器中對泵浦光精細調(diào)控的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711323938.7
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108054626A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 連天虹;寇科;劉健寧;邢俊紅;劉蕓;焦明星
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11315
• 代理人: 楊洲

本發(fā)明公開了一種端面泵浦固體激光器中對泵浦光精細調(diào)控的方法，在常用的泵浦光透鏡耦合系統(tǒng)中加入聲光調(diào)制盤，利用聲光衍射產(chǎn)生的衍射光的角度與超聲波波長成正比、衍射光的功率與超聲波功率成正比的關(guān)系，對泵浦光的能量分布進行精細調(diào)控。本發(fā)明所提方法調(diào)控泵浦光分布的精細度很高。該方法可調(diào)控產(chǎn)生的泵浦光分布形式十分多樣，可根據(jù)激光器工作的需要進行調(diào)整。本發(fā)明只通過超聲波參數(shù)調(diào)控泵浦光分布，調(diào)控過程中沒有任何機械運動，調(diào)整速度快，穩(wěn)定可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉激光器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種激光二極管端面泵浦固體激光器中對泵浦光的能量分布精細調(diào)控的方法。

背景技術(shù)

激光二極管端面泵浦固體激光器中，泵浦光耦合系統(tǒng)將激光二極管直接輸出或光纖輸出的光束變進行光學(xué)整形變換，然后對激光介質(zhì)進行端面泵浦。激光介質(zhì)中泵浦光的能量分布一方面決定了激光介質(zhì)中的增益分布，另一方面還決定了激光介質(zhì)中的熱效應(yīng)分布，二者從兩個不同的側(cè)面影響著固體激光器的性能，因此，泵浦光耦合是固體激光器的一項關(guān)鍵技術(shù)。隨著激光功率水平的提高，泵浦光強度增大，其產(chǎn)生的增益分布效應(yīng)和熱效應(yīng)對激光器功率、光束質(zhì)量的影響更加突出。為了進一步提高固體激光器性能，必須對泵浦光的能量分布進行精細調(diào)控，使其分布形式有利于固體激光器輸出高的功率和好的光束質(zhì)量。

目前常用的泵浦光耦合系統(tǒng)采用透鏡組實現(xiàn)對泵浦光的整形變換，整形后對光束進行匯聚，用匯聚光束的焦斑對激光介質(zhì)進行端面泵浦。這種只由透鏡構(gòu)成的泵浦光耦合系統(tǒng)產(chǎn)生的泵浦光斑，能量分布由光學(xué)系統(tǒng)的匯聚性質(zhì)決定，分布形式單一。要對泵浦光斑進行調(diào)整時，只能通過對某個或某幾個透鏡位置的機械調(diào)整實現(xiàn)對泵浦光斑位置和大小的微調(diào)，無法對光斑中能量的分布根據(jù)激光器工作的需要進行精細、多樣化的調(diào)控，這難以滿足目前高功率固體激光器對泵浦光分布調(diào)控的需求。因此，發(fā)展一種對泵浦光分布進行精細調(diào)控的方法對固體激光器性能的提升具有重要的價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種端面泵浦固體激光器中對泵浦光精細調(diào)控的方法，以解決上述技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種端面泵浦固體激光器中對泵浦光精細調(diào)控的方法，在常用的泵浦光透鏡耦合系統(tǒng)中加入聲光調(diào)制盤，利用聲光衍射產(chǎn)生的衍射光的角度與超聲波波長成正比、衍射光的功率與超聲波功率成正比的關(guān)系，對泵浦光的能量分布進行精細調(diào)控。

一種端面泵浦固體激光器中對泵浦光精細調(diào)控的方法，該方法的具體步驟如下：

1)、由光纖輸出激光二極管泵浦光束采用常用的透鏡變換法變換為平行光束；

2)、平行光束進入聲光調(diào)制圓盤進行聲光衍射，經(jīng)聲光調(diào)制后形成沿不同方向傳播的泵浦光束，聲光調(diào)制形成的沿不同方向傳播的光束經(jīng)透鏡聚焦于透鏡的焦平面上，傳播方向不同的光束匯聚于焦平面上的不同位置形成匯聚光斑，用該光斑作為泵浦光斑對激光介質(zhì)進行端面泵浦；

3)、對固體激光器進行端面泵浦時，預(yù)先確定需要的超聲波波長數(shù)目、波長值及其對應(yīng)的超聲功率大小，通過驅(qū)動電源加載到聲光調(diào)制圓盤上，在匯聚透鏡的焦平面上形成初步的泵浦光斑分布，用其進行泵浦；

4)、依據(jù)固體激光器工作時對泵浦光斑能量分布精細調(diào)控的需要，進一步調(diào)整各個超聲波的波長值及其對應(yīng)的超聲功率，精細調(diào)控泵浦光斑的能量分布，直到獲得接近要求的泵浦光斑能量分布為止。

作為本案發(fā)明進一步方案，為了在聲光調(diào)制圓盤中產(chǎn)生沿徑向傳播的超聲波，在聲光材料的中心區(qū)域布置數(shù)個壓電換能器(PZT)，每個壓電換能器產(chǎn)生沿半徑方向傳播的超聲波，多個PZT組合起來在圓盤中形成沿徑向傳播的環(huán)形超聲波。通常，PZT需要由射頻電源驅(qū)動，為了在圓盤中形成相位一致的超聲波，本方案中各個PZT由同一個射頻電源驅(qū)動。