[發(fā)明專利]一種激光裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110461992.8
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113314927A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宗楠;宋艷潔;彭欽軍;王小軍;薄勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: H01S3/042
• 分類號: H01S3/042;H01S3/06;H01S3/08;H01S3/16
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 趙曉丹

本發(fā)明涉及一種激光裝置，包括激光增益結(jié)構(gòu)、泵浦源、第一端鏡、第二端鏡和控溫結(jié)構(gòu)，所述泵浦源、所述第一端鏡、所述第二端鏡和所述控溫結(jié)構(gòu)分別與所述激光增益結(jié)構(gòu)相連接；其中，所述第一端鏡、所述激光增益結(jié)構(gòu)和所述第二端鏡依次設(shè)置，并組成激光諧振腔；所述控溫結(jié)構(gòu)用于對所述激光增益結(jié)構(gòu)進行溫度控制；所述泵浦源用于為所述激光增益結(jié)構(gòu)提供泵浦光；所述激光增益結(jié)構(gòu)由至少有一個切向的熱膨脹系數(shù)能夠為零或者極小的材料構(gòu)成。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計優(yōu)化，通過采用創(chuàng)新的激光增益結(jié)構(gòu)，直接產(chǎn)生激光輸出，不需要復(fù)雜的波前校正系統(tǒng)減小波前畸變，從而為實現(xiàn)高功率及高光束質(zhì)量的激光輸出提供保障；而且裝置整體成本低，可靠性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種激光裝置。

背景技術(shù)

激光技術(shù)為工業(yè)制造等多個領(lǐng)域提供支撐，其中，全固態(tài)激光器具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高等優(yōu)勢，是激光技術(shù)的重要發(fā)展方向；尤其是，高功率高光束質(zhì)量激光輸出，是固體激光技術(shù)重要發(fā)展方向。

但是，固體激光器隨著功率的提升，光束質(zhì)量呈非線性下降，此種缺陷主要是由于固體激光器中存在嚴重的熱效應(yīng)導(dǎo)致，其中，激光晶體吸收泵浦光產(chǎn)生的廢熱引發(fā)不可避免的溫度梯度，溫度梯度引起的熱透鏡效應(yīng)及端面變形引起的波前畸變直接導(dǎo)致了光束質(zhì)量和輸出功率的下降，從而不僅影響諧振腔的穩(wěn)定性，而且在極端情況下，還會導(dǎo)致激光晶體的破裂。因此，亟需研究開發(fā)出更優(yōu)的激光裝置，能夠同時實現(xiàn)高功率輸出和良好的空間光束質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種激光裝置，能夠消除由于熱應(yīng)力以及端面變形引起的波前畸變，實現(xiàn)高功率高光束質(zhì)量激光輸出。

本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種激光裝置，包括激光增益結(jié)構(gòu)、泵浦源、第一端鏡、第二端鏡和控溫結(jié)構(gòu)，所述泵浦源、所述第一端鏡、所述第二端鏡和所述控溫結(jié)構(gòu)分別與所述激光增益結(jié)構(gòu)相連接；其中，所述第一端鏡、所述激光增益結(jié)構(gòu)和所述第二端鏡依次設(shè)置，并組成激光諧振腔；所述控溫結(jié)構(gòu)用于對所述激光增益結(jié)構(gòu)進行溫度控制；所述泵浦源用于為所述激光增益結(jié)構(gòu)提供泵浦光；所述激光增益結(jié)構(gòu)由至少有一個切向的熱膨脹系數(shù)能夠為零或者極小的材料構(gòu)成。

進一步地，在本發(fā)明所述的激光裝置中，所述泵浦源與所述激光增益結(jié)構(gòu)直接相鄰設(shè)置；和/或，所述泵浦源與所述激光增益結(jié)構(gòu)通過所述第一端鏡間隔設(shè)置；和/或，所述泵浦源與所述激光增益結(jié)構(gòu)通過所述第二端鏡間隔設(shè)置，所述泵浦源發(fā)出的泵浦光經(jīng)泵浦光耦合鏡后再經(jīng)所述第二端鏡提供給所述激光增益結(jié)構(gòu)。

進一步地，在本發(fā)明所述的激光裝置中，所述第一端鏡設(shè)置在所述激光增益結(jié)構(gòu)的一端的端面上，所述第二端鏡設(shè)置在所述激光增益結(jié)構(gòu)的另一端的端面上；或者，所述第一端鏡和第二端鏡均遠離所述激光增益結(jié)構(gòu)設(shè)置。

進一步地，在本發(fā)明所述的激光裝置中，所述泵浦源發(fā)出的泵浦光的方向沿所述激光增益結(jié)構(gòu)中呈零熱膨脹的方向。

進一步地，在本發(fā)明所述的激光裝置中，所述激光裝置還包括密封腔體，在所述密封腔體上設(shè)置有通光部；所述激光增益結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述密封腔體內(nèi)部；所述密封腔體為真空腔體或者充有惰性氣體的腔體。

較佳地，在本發(fā)明所述的激光裝置中，所述控溫結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述密封腔體內(nèi)部；所述泵浦源、和/或第一端鏡、和/或第二端鏡設(shè)置在所述密封腔體的內(nèi)部或者所述密封腔體的外部。

進一步地，在本發(fā)明所述的激光裝置中，所述激光增益結(jié)構(gòu)由鈣鈦礦晶體構(gòu)成。

優(yōu)選地，在本發(fā)明所述的激光裝置中，所述鈣鈦礦晶體為Nd:YAlO₃鈣鈦礦晶體。

較佳地，在本發(fā)明所述的激光裝置中，所述鈣鈦礦晶體沿a軸切向的熱膨脹系數(shù)能夠為零或者極小。

較佳地，在本發(fā)明所述的激光裝置中，所述泵浦源為所述激光增益結(jié)構(gòu)提供泵浦光時，所述激光增益結(jié)構(gòu)的溫度為130K～230K。