[發明專利]用于提高激光器功率的聲光Q開關、諧振腔和脈沖激光器

有效

• 申請號: 201911334588.3
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN110970794B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 林學春;張志研;余海軍;董智勇;朱厚望;曾全勝
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所;長沙航空職業技術學院
• 主分類號: H01S3/117
• 分類號: H01S3/117;H01S3/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

一種用于提高激光器功率的聲光Q開關、諧振腔及脈沖激光器，該聲光Q開關包括透明光學元件，用于形成對激光起到衍射作用的相位光柵；壓電換能器，設置在透明光學元件的一端，用于將電能轉換成超聲波能使透明光學元件內形成相位光柵；以及吸收體，設置在透明光學元件的另一端，用于吸收超聲波能。本發明的聲光Q內部光學晶體入射面設計成凹型曲面，可以對諧振腔內部振蕩的聚焦光束進行擴束，使穿過聲光Q光學晶體內部的光束體積變大，實現間接提高穿過振蕩光束的光柵數目的，由于聲光Q對振蕩級激光關斷激光能力與穿過其光柵數成正比，因此本發明可以提高聲光Q開關關斷振蕩級激光的能力。

技術領域

本發明屬于高功率脈沖激光技術領域，具體涉及一種用于提高激光器功率的聲光Q開關、諧振腔及脈沖激光器。

背景技術

采用聲光調Q技術實現脈沖激光輸出是脈沖激光技術領域一種常用的方法，隨著工業生產領域對激光加工效率的需求不斷提高，提高脈沖激光器輸出功率是目前脈沖激光技術領域主要研究內容之一。通常高功率脈沖激光器由振蕩級和放大級組成，提高振蕩級輸出脈沖激光功率可以有效的提高激光器整體輸出功率，主要原因為：1、高功率振蕩級激光可以提高放大級提取效率，在相同數量放大級的情況下，可以輸出更高的激光功率；2、采用高功率振蕩級，可以減少放大級數量，使結構簡單，提高激光器可靠性。但是通常采用聲光調Q輸出振蕩級脈沖激光只有幾十瓦至百瓦級，再提高振蕩級激光功率就會導致聲光Q不能完全關斷，導致振蕩級存在連續激光輸出，降低激光器應用性能。高功率激光不能完全關斷原因之一為：通常由于增益介質內部熱分布不均勻，使得振蕩級光束呈曲率變化的聚焦型分布，導致通過聲光晶體內部的光束與聲光晶體內部形成相位光柵間的角度不完全滿足布拉格角，致使聲光Q關斷能力下降；由于諧振腔內部光束為一聚焦型光束，導致晶體內部光束體積呈變小趨勢，因此優化并提高聚焦光束在聲光晶體內部的體積，使通過激光光束其內部光柵數增加，可實現提高關斷能力的目的。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的之一在于提出一種用于提高激光器功率的聲光Q開關、諧振腔及脈沖激光器，以期至少部分地解決上述技術問題中的至少之一。

為了實現上述目的，作為本發明的一個方面，提供了一種用于提高激光器功率的聲光Q開關，包括：

透明光學元件，用于形成對激光起到衍射作用的相位光柵；

壓電換能器，設置在透明光學元件的一端，用于將電能轉換成超聲波能使透明光學元件內形成相位光柵；以及

吸收體，設置在透明光學元件的另一端，用于吸收超聲波能。

作為本發明的另一個方面，還提供了一種諧振腔，包括：

高反鏡，將諧振腔內部振蕩激光反射回激光模塊內部增益晶體；

激光模塊，用于產生泵浦激光；

如上所述的聲光Q開關，用于關斷振蕩級激光；以及

輸出鏡，用于將諧振腔內部振蕩激光反射回激光模塊內部增益晶體，并且將部分激光輸出。

作為本發明的又一個方面，還提供了一種脈沖激光器，內含有如上所述的聲光Q開關或如上所述的諧振腔。

基于上述技術方案可知，本發明的用于提高激光器功率的聲光Q開關、諧振腔及脈沖激光器相對于現有技術至少具有以下優勢之一：

1、聲光Q內部光學晶體入射面設計成凹型曲面，可以對諧振腔內部振蕩的聚焦光束進行擴束，使穿過聲光Q光學晶體內部的光束體積變大，實現間接提高穿過振蕩光束的光柵數目的，由于聲光Q對振蕩級激光關斷激光能力與穿過其光柵數成正比，因此本發明可以提高聲光Q開關關斷振蕩級激光的能力；