[發(fā)明專利]一種大能量高效率全固態(tài)綠光激光器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011501708.7
• 申請(qǐng)日: 2020-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112615238A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李高龍;于廣禮;丁建永;張恒源;王輝紅;畢治中;房春奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京先進(jìn)激光技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H01S3/00
• 分類號(hào): H01S3/00;H01S3/08;H01S3/081;H01S3/0941
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

本發(fā)明公開(kāi)了一種大能量高效率全固態(tài)綠光激光器，包括：振蕩級(jí)、一級(jí)放大、二級(jí)放大和腔外倍頻；振蕩級(jí)輸出光束經(jīng)過(guò)一級(jí)放大和二級(jí)放大，再通過(guò)腔外倍頻，進(jìn)行高光束質(zhì)量綠光輸出。本發(fā)明具有高可靠性、高效率的特點(diǎn)，綠光輸出能量可達(dá)30MJ以上，倍頻效率可達(dá)50％以上，且能實(shí)現(xiàn)大能量高光束質(zhì)量綠光輸出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及全固態(tài)激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種大能量高效率全固態(tài)綠光激光器。

背景技術(shù)

由于LD泵浦的脈沖綠光激光器具有效率高、功率大、激光輸出光束質(zhì)量好、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、壽命長(zhǎng)、峰值功率高、譜線寬度等特點(diǎn)，因而全固態(tài)綠光激光器不僅在激光加工、激光彩色顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生、科研、等技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，而且為激光雷達(dá)、激光制導(dǎo)、瑞利信標(biāo)等軍事應(yīng)用提供了可靠的光源。同時(shí)，在一些特殊領(lǐng)域如激光雷達(dá)應(yīng)用中，需要大能量的激光器來(lái)提升其探測(cè)距離。因此，全固態(tài)綠激光器具有重要的科學(xué)研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。基于此，國(guó)內(nèi)外眾多企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)積極從事全固態(tài)綠激光器方面的研究工作。

現(xiàn)有的MOPA結(jié)構(gòu)為了獲得大能量，激光器結(jié)構(gòu)體積較大，且其腔內(nèi)熱效應(yīng)比較嚴(yán)重，熱致折射率變化和熱應(yīng)力形變會(huì)導(dǎo)致放大后的光束質(zhì)量大大退化。同時(shí)由于激光晶體自身的限制，能量過(guò)大會(huì)使晶體熱效應(yīng)過(guò)高而導(dǎo)致光束質(zhì)量和轉(zhuǎn)化效率也會(huì)下降。

另外，為了獲得可見(jiàn)光通常采用倍頻晶體將紅外光轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光，進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后人們嘗試了各種手段努力獲得高倍頻效率、高光束質(zhì)量和高平均功率的綠光輸出。獲得高倍頻效率綠光的途徑通常有兩種：一種是采用腔內(nèi)倍頻技術(shù)，即把倍頻晶體放于諧振腔內(nèi)，利用激光諧振腔中高的腔內(nèi)功率密度，獲得高效倍頻效率，但是它穩(wěn)定性較差，功率提升受振蕩器限制，難以獲得高功率大能量激光輸出；另外一種方法是腔外倍頻技術(shù)，這種方法是把非線性晶體置于諧振腔外，這樣可以有效地避免腔內(nèi)倍頻的功率波動(dòng)問(wèn)題，而且這種倍頻方法可以對(duì)激光腔和倍頻腔分別進(jìn)行優(yōu)化。此外，腔外倍頻還具有結(jié)構(gòu)靈活，易于拆裝等優(yōu)點(diǎn)，因而腔外倍頻備受人們的關(guān)注，成為研究的熱點(diǎn)之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種大能量高效率全固態(tài)綠光激光器，具有高可靠性、高效率的特點(diǎn)，綠光輸出能量可達(dá)30MJ以上，倍頻效率可達(dá)50％以上，且能實(shí)現(xiàn)大能量高光束質(zhì)量綠光輸出。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種大能量高效率全固態(tài)綠光激光器，包括：振蕩級(jí)、一級(jí)放大、二級(jí)放大和腔外倍頻；振蕩級(jí)輸出光束經(jīng)過(guò)一級(jí)放大和二級(jí)放大，再通過(guò)腔外倍頻，進(jìn)行高光束質(zhì)量綠光輸出。

優(yōu)選的，振蕩級(jí)包括振蕩級(jí)泵浦模塊、道威棱鏡、準(zhǔn)直聚焦鏡、振蕩級(jí)后腔鏡、振蕩級(jí)激光晶體、振蕩級(jí)偏振片、振蕩級(jí)1/4波片、電光開(kāi)關(guān)、振蕩級(jí)光楔對(duì)和輸出鏡；振蕩級(jí)泵浦模塊中泵浦光經(jīng)準(zhǔn)直鏡，而后經(jīng)過(guò)道威棱鏡方向被折轉(zhuǎn)180°，進(jìn)入準(zhǔn)直聚焦后，透過(guò)振蕩級(jí)后腔鏡入射到振蕩級(jí)激光晶體中，依次經(jīng)過(guò)振蕩級(jí)偏振片、振蕩級(jí)1/4波片、電光開(kāi)關(guān)、振蕩級(jí)光楔對(duì)和輸出鏡，最后形成激光輸出。

優(yōu)選的，一級(jí)放大級(jí)包括一級(jí)放大級(jí)擴(kuò)束系統(tǒng)、一級(jí)放大級(jí)45°反射鏡、一級(jí)放大級(jí)隔離器、1064半波片、一級(jí)放大級(jí)偏振分光棱鏡PBS、一級(jí)放大級(jí)激光晶體、一級(jí)放大級(jí)模式匹配透鏡、一級(jí)放大級(jí)1/4波片、一級(jí)放大級(jí)光楔對(duì)和一級(jí)放大級(jí)0°反射鏡；振蕩級(jí)形成的激光輸出光束入射到一級(jí)放大級(jí)擴(kuò)束系統(tǒng)上，光束被整形后，入射至一級(jí)放大級(jí)45°反射鏡，光路被折轉(zhuǎn)90°，入射到一級(jí)放大級(jí)隔離器中，而后光路入射1064半波片，經(jīng)過(guò)一級(jí)放大級(jí)偏振分光棱鏡PBS，光路再次被折轉(zhuǎn)90°后入射到一級(jí)放大級(jí)激光晶體中，接著依次傳輸?shù)揭患?jí)放大級(jí)模式匹配透鏡、一級(jí)放大級(jí)1/4波片、一級(jí)放大級(jí)光楔對(duì)和一級(jí)放大級(jí)0°反射鏡，光束被一級(jí)放大級(jí)0°反射鏡反射后再次依次入射到一級(jí)放大級(jí)光楔對(duì)、一級(jí)放大級(jí)1/4波片、一級(jí)放大級(jí)模式匹配透鏡、一級(jí)放大級(jí)激光晶體中；將兩次經(jīng)過(guò)一級(jí)放大級(jí)激光晶體的振蕩級(jí)輸出光束放大，最后再透過(guò)一級(jí)放大級(jí)偏振分光棱鏡PBS，輸出至二級(jí)放大級(jí)。