[發明專利]一種多波長大模體積激光器

在審

• 申請號: 201910056810.1
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109672076A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 楊火木;鄧國亮;張弘;周昊;王樹同;馮國英
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種多波長大模體積激光器，在諧振腔內采用寬帶激光增益介質和色散光學元件，實現不同諧振波長在激光增益介質上路徑分開，進而實現多波長大模體積激光共光路輸出。包括泵浦源、諧振腔全反射鏡、諧振腔輸出耦合鏡、激光增益介質、色散光學元件。色散光學元件實現不同諧振波長在激光增益介質上路徑不同，寬增益的激光增益介質實現對多波長激光增益，避免不同激光波長間的模式競爭，實現多波長激光同時諧振。本發明是一種新型的激光器結構，可降低激光增益介質的激光功率密度、增大散熱面積、提高激光輸出功率，且實現多波長激光共光路高光束質量輸出。

技術領域

本發明屬于激光技術及激光器領域，具體涉及一種多波長大模體積激光器。

背景技術

自1960年梅曼發明激光器以來，激光技術經過幾十年的發展，已經在激光切割、激光焊接、激光雕刻、激光成像、激光探測等諸多領域中得到應用，在國民經濟發展中占據了越來越重要的地位。作為激光應用中的核心組成部件，人們對激光器的輸出功率、光電效率、光束質量、輸出波長和穩定性提出了各種要求，是當今激光領域的研究熱點及重要發展方向，是《國家中長期科學與技術發展規劃綱要（2006-2020年）》中的重大方向之一。

為實現高功率激光輸出，常采用大口徑激光增益介質，期望提升激光增益介質的存儲能量，增大散熱表面積，降低激光功率密度以避免激光增益介質損傷，但是能實現高光束質量激光輸出的穩定腔的激光模式體積較小，采用大口徑激光增益介質會引起高階模式振蕩，降低激光光束質量。為解決高功率和高光束質量這一矛盾，常采用望遠鏡腔結構或非穩定腔結構。望遠鏡腔結構可以增大激光諧振腔中的基模體積，但由于存在激光聚焦點，在高功率下極易引起空氣擊穿和光學元件損傷。非穩定腔結構也可以增大激光諧振腔中激光在增益介質中的橫截面積，但是存在輸出激光為環狀空心光束和激光旁瓣消耗激光主瓣能量的問題。因此，實現增大激光在激光增益介質中模體積的同時實現高光束質量激光輸出是當前急需解決的問題。

為解決上述問題，本發明提出了一種多波長大模體積激光器，在諧振腔內采用寬帶增益的激光增益介質和色散光學元件，色散光學元件實現不同諧振波長在激光增益介質上路徑不同，寬帶增益的激光增益介質實現對多波長激光增益，避免了不同激光波長間的模式競爭，實現多波長激光同時諧振，增大激光在激光增益介質上模體積的同時，保持近衍射極限的多波長激光共光路輸出，且具有光學元件少、光路簡單、系統穩定的優點。

發明內容

本發明的目的是提供一種多波長大模體積激光器，該激光器在諧振腔內運用寬帶增益的激光增益介質和色散光學元件，實現不同諧振波長在激光增益介質上路徑分開，進而實現多波長大模體積激光共光路輸出。該激光器相比于望遠鏡腔型激光器和非穩定腔型激光器，能同時實現高功率、高效率和高光束質量激光輸出，且光路簡單、系統穩定。

本發明涉及一種多波長大模體積激光器，包括諧振腔全反射鏡（1）、激光增益介質（2）、泵浦源（3）和泵浦源（4）、色散光學元件（5）、諧振腔輸出耦合鏡（6），其特征在于諧振腔內采用寬帶增益的激光增益介質（2）和色散光學元件（5），實現不同諧振波長在激光增益介質（2）上路徑分開，進而實現多波長大模體積激光共光路輸出。

上述一種多波長大模體積激光器，其特征在于泵浦源（3）和泵浦源（4）可以是包括但不限于連續泵浦源、脈沖泵浦源。

上述一種多波長大模體積激光器，其特征在于泵浦源（3）和泵浦源（4）可以采取包括但不限于單端面泵浦、雙端面泵浦、側面泵浦、光纖耦合泵浦、角泵浦、混合泵浦等泵浦方式。

上述一種多波長大模體積激光器，其特征在于諧振腔全反射鏡（1）是寬譜反射鏡，在工作波長的反射率大于90%。

上述一種多波長大模體積激光器，其特征在于諧振腔全反射鏡（1）的作用是將色散光學元件（5）分開的不同諧振波長沿原光路返回色散光學元件（5）。

上述一種多波長大模體積激光器，其特征在于諧振腔輸出耦合鏡（6）在工作波長的反射率處于5%-99%之間。