[發(fā)明專利]一種基于柱面反射鏡的Nd:YLF激光器及其光束質(zhì)量改善方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811157068.5
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109244808A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李業(yè)秋;楊帆;岱欽;烏日娜;崔建豐
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽理工大學
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

本發(fā)明公開了一種基于柱面反射鏡的Nd:YLF激光器及其光束質(zhì)量改善方法,包括工作臺，所述工作臺前側(cè)設(shè)置有LD泵浦源和YLF晶體，所述YLF晶體的兩側(cè)分別平行設(shè)置有位于工作臺前側(cè)的輸出鏡和柱面反射鏡，所述YLF晶體、輸出鏡和柱面反射鏡共線設(shè)置，且與LD泵浦源和YLF晶體之間的連線相垂直。本發(fā)明利用柱凹面反射鏡緩解YLF晶體導致的光束不規(guī)則畸變，在不改變光束正常發(fā)散的情況下有效減小了光束在某一方向上的過渡發(fā)散,明顯改善輸出光束輪廓分布，實現(xiàn)高光束質(zhì)量的激光輸出，結(jié)構(gòu)簡單，制作成本較低，實際應(yīng)用中易于操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種基于柱面反射鏡的Nd:YLF激光器及其光束質(zhì)量改善方法。

背景技術(shù)

與其它摻釹的激光晶體相比，Nd:YLF晶體具有熒光線寬寬、自然雙折射遠大于熱致雙折射、晶體熱透鏡效應(yīng)小等特點，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。然而YLF晶體為各向異性基質(zhì)，晶體中各方向應(yīng)力系數(shù)不同，晶體熱傳導率較低，因此波前熱畸變?yōu)椴灰?guī)則畸變，嚴重影響輸出激光的光束質(zhì)量，當不均勻的應(yīng)力分布超過一定極限，晶體很容易出現(xiàn)裂紋。因此，改善光束輪廓、提高輸出光束質(zhì)量以滿足工業(yè)加工、軍事醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)d:YLF固體激光器高光束質(zhì)量的要求。

目前,改善Nd:YLF固體激光器輸出光束質(zhì)量的方法主要有：(1)腔內(nèi)插入透過率呈高斯分布的軟邊高斯光闌進行選模。(2)在諧振腔內(nèi)加球柱組合鏡組抵消晶體熱應(yīng)力雙折射導致的像散問題，改善輸出光束輪廓、模式分布。雖然上述方法可以有效提高輸出光束質(zhì)量，但腔內(nèi)光學元件的插入增加了激光器的內(nèi)部損耗，影響激光器整體輸出功率；除此之外，內(nèi)腔插入光學元件增加了激光器調(diào)試難度，激光器在調(diào)試過程中不易出光。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種基于柱面反射鏡的Nd:YLF激光器及其光束質(zhì)量改善方法，具有改善Nd:YLF固體激光器輸出光束模式分布，從而獲得高光束質(zhì)量激光輸出的特點，以此來滿足Nd:YLF固體激光器在工業(yè)加工、軍事以及醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用下述方案。

一種基于柱面反射鏡的Nd:YLF激光器,包括工作臺，所述工作臺前側(cè)設(shè)置有LD泵浦源和YLF晶體，所述YLF晶體的兩側(cè)分別平行設(shè)置有位于工作臺前側(cè)的輸出鏡和柱面反射鏡，所述YLF晶體、輸出鏡和柱面反射鏡共線設(shè)置，且與LD泵浦源和YLF晶體之間的連線相垂直，所述柱面反射鏡和輸出鏡構(gòu)成諧振腔，激光在諧振腔中振蕩輸出。

所述柱面反射鏡的有效反射波段為1040nm～1060nm。

一種基于柱面反射鏡的Nd:YLF激光器的光束質(zhì)量改善方法，其具體步驟如下：

步驟1、打開激光器電源開關(guān)，LD泵浦源照射YLF晶體上產(chǎn)生激光，激光在諧振腔中振蕩諧振，泵浦電流在激光器閾值附近時微調(diào)柱面反射鏡以及輸出鏡使輸出光斑處于最佳狀態(tài)，逐漸增加泵浦電流，當泵浦電流為18A、輸出功率為1.8W時使用相機拍攝輸出光斑輪廓；

步驟2、將柱面反射鏡替換為平面反射鏡，在同等輸出激光功率下使用相機拍攝輸出光斑輪廓；

步驟3、從拍攝得到的輸出光斑輪廓圖來看，腔鏡為平面反射鏡時輸出光斑輪廓為不規(guī)則長條形，腔鏡為柱面反射鏡時輸出光束整體輪廓分布均勻、圓滑；通過不同腔鏡之間輸出光束輪廓的對比，柱面反射鏡抑制了光束在某一方向的不規(guī)則發(fā)散，明顯改善輸出光束輪廓分布，提高了輸出激光光束質(zhì)量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明直接采用腔鏡為柱面鏡的方法有效補償光束像散，避免了腔內(nèi)不必要的損耗；在腔型設(shè)計中采用平凹腔結(jié)構(gòu)，利用柱面反射鏡在不改變腔內(nèi)光束正常發(fā)散的情況下抑制腔內(nèi)光束某一方向過渡發(fā)散的特點，緩解輸出光束不規(guī)則畸變，改善光束不均勻輪廓，實現(xiàn)高光束質(zhì)量激光輸出；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制作成本較低，實際應(yīng)用中易于操作。

附圖說明